V srdci Mléčné dráhy se nachází téměř nepředstavitelně velká černá díra. Ale samozřejmě nikdo nikdy žádný neviděl (o něco více, o tom později): Všechno je založeno na jiných důkazech, než na přímém pozorování.
SMBH Mléčné dráhy se nazývá Střelec A * (Sgr. A *) a je přibližně 4 milionkrát hmotnější než Slunce. Vědci vědí, že je tam, protože můžeme pozorovat účinek, který má na záležitost, která se k ní příliš přiblíží. Nyní máme jeden z našich nejlepších pohledů na Sgr. A *, díky týmu vědců používající techniku zvanou interferometrie.
Jako Sgr. Silná gravitace * přitahuje plyn a prach k němu, plyn a prach se točí kolem díry. Nějakým způsobem je vyzařováno obrovské množství energie, které astronomové vidí. Ale astronomové si nejsou úplně jistí, co uvolňuje tuto energii. Vychází to z vířícího materiálu? Nebo to přichází z proudů materiálu střílejících z díry?
"O zdroji záření ze Sgr A * se diskutuje po celá desetiletí."
Michael Johnson z Centra pro astrofyziku | Harvard a Smithsonian (CfA)
"O zdroji záření ze Sgr A * se diskutuje po celá desetiletí," říká Michael Johnson z Centra pro astrofyziku | Harvard a Smithsonian (CfA). "Některé modely předpovídají, že záření pochází z disku materiálu pohlceného černou dírou, zatímco jiné jej přisuzují proudu materiálu střílícímu z černé díry. Bez ostřejšího pohledu na černou díru nemůžeme vyloučit ani jednu z možností. “
Takže pochopení černých děr znamená, že astronomové musí lépe vidět oblast díry. Ale události na Sgr. A * jsou zakryty hrbolatými mračny elektronů mezi námi a středem galaxie. A tyto mraky rozmazávají a zkreslují náš pohled na černou díru.
Týmu astronomů se podařilo prohlédnout tyto elektronové mraky a jasněji vidět, co se děje na Sgr. A*. Tým je veden
Radboud University PhD student Sara Issaoun, a vidět do Sgr. Sousedství * se spoléhali na techniku zvanou velmi dlouhá základní linie (VLBI).
Výsledek? Jeden z našich nejjasnějších obrazů toho, co se děje v supermasivní černé díře naší galaxie.
Interferometrie je technika spojování více dalekohledů k účinnějšímu zobrazení vzdáleného objektu. Čím dále jsou ‘rozsahy, tím delší je základní linie a čím větší je efektivní clona. S VLBI, použitým v tomto výzkumu, pokrývají jednotlivé dalekohledy celý svět a vytvářejí tak obrovský druh virtuálního dalekohledu.
Byly však i jiné interferometry a neviděli Sgr. A * toto jasně. Tým za touto studií udělal další pokrok v interferometrii. Vybavili výkonnou ALMA (Atacama Large Millimeter Array) v Chile novou elektronikou nazývanou fázovací systém. To umožnilo ALMA, která je již interferometrem, připojit se k síti 12 dalších dalekohledů zvaných GMVA (Global 3mm VLBI Array). Jak už název napovídá, GMVA je již velmi dlouhý základní interferon. Spojení GMVA s ALMA tedy vytváří jakýsi Super VLBI.
"... díváme se na tuto bestii z velmi zvláštního hlediska."
Heino Falcke, profesor radioastronomie na Radboudově univerzitě.
„ALMA sama o sobě je sbírka více než 50 rozhlasových antén. Kouzlem nového systému fázování ALMA je umožnit všem těmto miskám fungovat jako jediný dalekohled, který má citlivost jediné misky napříč více než 75 metrů. Tato citlivost a její umístění vysoko v pohoří Andách je pro tuto studii Sgr A * ideální, “říká Shep Doeleman z CfA, který byl hlavním vyšetřovatelem projektu fázování ALMA.
„Průlom v kvalitě obrazu vycházel ze dvou faktorů,“ vysvětluje Lindy Blackburn, radioastronomická agentura CfA. "Pozorováním vysokých frekvencí bylo poškození obrazu z mezihvězdného materiálu méně významné a přidáním ALMA jsme zdvojnásobili rozhodovací sílu našeho nástroje."
Co se tedy vědci z této inovace naučili? Jak jim tyto vynikající obrazy pomohly pochopit naši superhmotnou černou díru, Sgr. A*?
Nové obrázky ukazují, že záření ze Sgr A * má symetrickou morfologii a je menší, než se očekávalo - přesahuje pouhou 300 miliontinu stupně. "To může znamenat, že rádiové emise jsou produkovány spíše na disku s plnícím plynem než pomocí rádiového paprsku," vysvětluje Issaoun, který proti obrazům testoval počítačové simulace. "To by však udělalo ze Sgr A * výjimku ve srovnání s jinými černými děrami vyzařujícími záření." Alternativou by mohlo být, že rádiový paprsek směřuje téměř přímo na nás. “
O energii vyzařované Sgrem je hodně debat. A * a zda je to z víření, zahřátého materiálu v akrečním disku nebo z proudů materiálu směřujících pryč od díry. Může to záviset na našem výhodném místě.
Jejím nadřízeným je Heino Falcke, profesor radioastronomie na Radboudově univerzitě. Falcke byl tímto výsledkem překvapen a v loňském roce by Falcke považoval tento nový model trysky za nepravděpodobný. Nedávno však další skupina vědců dospěla k podobnému závěru pomocí optického dalekohledu ESO s velmi velkým dalekohledem a nezávislé techniky. "Možná to přece jen platí," uzavírá Falcke, "a my se na tuhle šelmu díváme z velmi zvláštního hlediska."
Astronomové neskončili Sgr. A * zatím. Plánují, jak se lépe a lépe dívat na supermasivní černou díru. "První pozorování Sgr A * při 86 GHz se datuje před 26 lety, jen s hrstkou dalekohledů." V průběhu let se kvalita dat průběžně zlepšovala, jak se připojovalo více dalekohledů, “říká J. Anton Zensus, ředitel Institutu Maxe Plancka pro Radio Astronomy.
Další je dalekohled Event Horizon.
EHT je mezinárodní spolupráce určená k prozkoumání bezprostředního okolí černé díry. Nejedná se o jeden dalekohled, ale spíše o propojený systém rádiových dalekohledů po celém světě, kteří pracují společně pomocí interferometrie. Měřením elektromagnetické energie z oblasti obklopující černou díru více rádiovými anténami na více místech lze odvodit některé vlastnosti zdroje.
Astronomové strávili čtyřleté období pomocí EHT ke studiu supermasivní černé díry Sgr. Toto období skončilo v dubnu 2017, na datech však stále pracuje tým 200 vědců a techniků. Zatím vydali pouze obraz počítačového modelu toho, co doufají.
Michael Johnson je optimistický. "Pokud má ALMA stejný úspěch v připojení se k teleskopu Horizontu událostí na ještě vyšších frekvencích, pak tyto nové výsledky ukazují, že mezihvězdný rozptyl nezabrání, abychom se dívali až na horizont událostí černé díry."
Výsledky týmu byly zveřejněny v Astrophysical Journal.
Zdroje:
- Tisková zpráva: Zvedání závoje na černé díře v srdci naší galaxie
- Výzkumný článek: Velikost, tvar a rozptyl Střelce A * při 86 GHz: První VLBI s ALMA
- Space Magazine: Zde je, jak vypadají první obrázky z události Horizon
- Wikipedia Entry: Střelec A *
- Observatoř ALMA
