Unikátní snímek černé díry se silným výtryskem, jež se nachází ve vzdálenosti 55 milionů světelných roků

Pozorování byla provedena v roce 2018 pomocí dalekohledů Global Millimetre VLBI Array (GMVA), Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), jehož je ESO partnerem, a Greenland Telescope (GLT). Tento nový snímek pomůže dle časopisu Nature astronomům lépe pochopit, jak mohou výtrysky černých děr vznikat.

Většina galaxií ukrývá ve svém středu supermasivní černou díru. Zatímco černé díry jsou známé tím, že pohlcují hmotu ve svém bezprostředním okolí, mohou také vypouštět silné výtrysky hmoty, které sahají až za hranice galaxií, v nichž se nachází.

Jak černé díry vytváří tyto obrovské výtrysky je v astronomii dlouhodobým problémem. "Víme, že výtrysky vychází z okolí černých děr," říká Ru-Sen Lu z Astronomické observatoře v Šanghaji v Číně: "stále ovšem plně nerozumíme tomu, jak se to vlastně děje. Abychom to mohli přímo studovat, potřebujeme pozorovat výtrysk co nejblíže černé díře."

Související

Lukáš Bauer

Sonda Juice již rozvinula obrovské solární panely a…

Jiří Kostka

V nedaleké galaxii se právě slučují dvě…

A právě to poprvé ukazuje dnes zveřejněný snímek: jak se spodní část výtrysku spojuje s hmotou vířící kolem supermasivní černé díry. Pozorovaným objektem je galaxie M87, která se nachází ve vzdálenosti 55 milionů světelných let v našem vesmírném sousedství a je domovem černé díry 6,7 miliardkrát hmotnější než Slunce.

Při předchozích pozorováních se podařilo zobrazit oblast v blízkosti černé díry a výtrysk odděleně. "Tento nový snímek nám poskytuje ucelený pohled na tuto problematiku tím, že zobrazuje oblast kolem černé díry a výtrysk současně," dodává Jae-Young Kim z Kyungpook National University v Jižní Koreji a Mack Planck Institute for Radio Astronomy v Německu.

Snímek byl pořízen pomocí dalekohledů GMVA, ALMA a GLT, které dohromady tvoří celosvětovou síť radioteleskopů sloužících jako virtuální dalekohled o velikosti Země. Takto rozsáhlá síť dokáže rozeznat velmi malé detaily v oblasti kolem černé díry M87.

Nový snímek ukazuje výtrysk vznikající v blízkosti černé díry a také to, co vědci nazývají stín černé díry. Jak hmota obíhá kolem černé díry, zahřívá se a vyzařuje světlo. Černá díra ohýbá a zachycuje část tohoto světla, čímž vytváří prstencovou strukturu kolem černé díry při pohledu ze Země.

Temná část ve středu prstence je stín černé díry, který byl poprvé zobrazen dalekohledem Event Horizon Telescope (EHT) v roce 2017. Jak tento nový snímek, tak snímek EHT kombinují data pořízená několika radioteleskopy po celém světě. Dnes zveřejněný snímek však ukazuje rádiové světlo vyzařované na delší vlnové délce než snímek EHT: 3,5 mm namísto 1,3 mm. "Na této vlnové délce můžeme vidět, jak výtrysk vystupuje z prstence kolem centrální supermasivní černé díry," říká Thomas Krichbaum z Max Planck Institute for Radio Astronomy. 

Velikost prstence pozorovaného sítí GMVA je zhruba o 50 % větší ve srovnání se snímkem z Event Horizon Telescope. "Abychom pochopili fyzikální původ toho, proč je prstenec větší a silnější, museli jsme pomocí počítačových simulací otestovat různé scénáře," vysvětluje Keiichi Asada z Academia Sinica na Tchaj-wanu. Výsledky naznačují, že nový snímek odhaluje více materiálu padajícího směrem k černé díře, než jaký bylo možné pozorovat pomocí EHT.

Nová pozorování černé díry M87 byla provedena v roce 2018 pomocí radioteleskopu GMVA, který se skládá ze 14 radioteleskopů v Evropě a Severní Americe. Kromě toho byla zapojena dvě další zařízení: Greenland Telescope a ALMA, jejímž partnerem je ESO. ALMA, skládající se z 66 antén v chilské poušti Atacama, při těchto pozorováních hrála klíčovou roli. Data získaná všemi těmito teleskopy po celém světě se kombinují pomocí techniky zvané interferometrie, která synchronizuje signály pořízené jednotlivými zařízeními. Pro zachycení skutečného tvaru astronomického objektu je však důležité, aby byly dalekohledy rozmístěny po celé Zemi. Dalekohledy GMVA jsou většinou orientovány ve směru od východu k západu, takže pro pořízení snímku bylo přidání dalekohledu ALMA na jižní polokouli nezbytné. "Díky umístění a citlivosti interferometru ALMA jsme mohli odhalit stín černé díry a zároveň nahlédnout hlouběji do záření výtrysku," vysvětluje Lu.

Budoucí pozorování pomocí této sítě dalekohledů budou nadále odhalovat, jak mohou supermasivní černé díry vypouštět silné výtrysky. "Plánujeme pozorovat oblast kolem černé díry v centru M87 na různých rádiových vlnových délkách, abychom mohli dále studovat záření výtrysku," říká Eduardo Ros z Institutu Maxe Plancka pro radioastronomii. Taková pozorování by týmu umožnila rozplést složité procesy, které se odehrávají v blízkosti supermasivní černé díry. "Nadcházející roky budou vzrušující, protože se budeme moci dozvědět více o tom, co se děje v blízkosti jedné z nejzáhadnějších oblastí ve vesmíru," uzavírá Ros.

Zdroj: ESO, Nature