Nejdetailnější pozorování hmoty obíhající v blízkosti černé díry

ESO 035/18 tisková zpráva

Přístroj GRAVITY potvrdil přítomnost černé díry v centru naší Galaxie

Mimořádně citlivý přístroj GRAVITY přinesl další důkaz dlouho předpokládané přítomnosti superhmotné černé díry ve středu naší Galaxie. Nová pozorování zachycují shluk plynu obíhající po kruhové dráze rychlostí až 30 % rychlosti světla těsně nad horizontem událostí černé díry. Poprvé v historii se podařilo takto detailně sledovat hmotu obíhající v blízkosti černé díry – nedaleko „oblasti, odkud není návratu“.

Vědci z konsorcia evropských institucí včetně ESO [1] použili přístroj GRAVITY pro interferometr ESO/VLTI (Very Large Telescope) k pozorování záblesků infračerveného záření přicházejícího z akrečního disku kolem Sagittarius A*, hmotného objektu ležícího v samotném srdci naší Galaxie (Mléčné dráhy). Zachycené záblesky přinášejí dlouho hledaný důkaz, že objekt v centru Galaxie je skutečně, jak se předpokládalo, superhmotnou černou dírou. Záblesky produkuje hmota obíhající v těsné blízkosti horizontu událostí (event horizon), získaná pozorování proto představují dosud nejdetailnější pohled na materiál obíhající takto blízko černé díry.

Zatímco část hmoty v akrečním disku – pásu plynu obíhajícího Sagittarius A* relativistickými rychlostmi [2] – se může kolem černé díry pohybovat bezpečně, vše, co se ocitne příliš blízko, je odsouzeno ke vtažení pod horizont událostí. Bezpečná oblast kolem černé díry, kde může hmota ještě obíhat, aniž by byla neodvratně vcucnuta, je označována jako nejvnitřnější stabilní dráha (innermost stable circular orbit, ISCO) – a odsud také pocházejí pozorované záblesky.   

„Je šokující ve skutečnosti spatřit hmotu obíhající kolem černé díry rychlostí 30 % rychlosti světla,“ žasne Oliver Pfuhl, vědecký pracovník MPE. „Mimořádná citlivost přístroje GRAVITY nám umožnila pozorovat proces akrece v reálném čase a v dosud nedostižných podrobnostech.“

Provedená měření bylo možné uskutečnit pouze díky mezinárodní spolupráci a unikátnímu přístrojovému vybavení [3]. GRAVITY kombinuje světlo ze čtveřice dalekohledů ESO/VLT. Vzniká tak virtuální superteleskop o průměru asi 130 m, který vědci použili ke zkoumání pravé povahy zdroje Sagittarius A*.

V průběhu tohoto roku přístroje GRAVITY a SINFONI již stejnému týmu astronomů umožnily detailně proměřit parametry průletu hvězdy S2 silným gravitačním polem v blízkosti Sagittarius A* a poprvé odhalit efekty předpovězené Einsteinovou obecnou teorií relativity v takto extrémním prostředí. Silné infračervené emise byly pozorovány i při tomto průletu.  

„Hvězdu S2 jsme monitorovali opravdu pečlivě a Sagittarius A* v rámci tohoto programu sledujeme vždy,“ vysvětluje Oliver Pfuhl. „Během našich pozorování jsme navíc měli štěstí, náhodou jsme zaznamenali tři jasné záblesky z okolí černé díry.“ 

Tyto emise vyvolané elektrony s velmi vysokou energií v těsné blízkosti černé díry se projevily jako tři nápadné jasné záblesky a jejich vlastnosti přesně souhlasí s teoretickými předpověďmi pro horké skvrny obíhající kolem černé díry o hmotnosti čtyř milionů Sluncí [4]. Předpokládá se, že záblesky pocházejí z magnetických interakcí ve velmi horkém plynu obíhajícím blízko Sagittarius A*.

Vedoucí výzkumu Reinhard Genzel (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, MPE, Garching, Německo) vysvětluje: „Byl to vždy jeden z našich vysněných projektů a my jsme nepřestali doufat, že se brzy stane skutečností.“ K letitému předpokladu, že Sagittarius A* je superhmotná černá díra dodává: „Tento výsledek je jednoznačným potvrzením tohoto paradigmatu.“

Zdroj

Poznámky

[1] Výzkum prováděli vědci z následujících institucí: Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE), Observatoire de Paris, Université Grenoble Alpes, CNRS, Max Planck Institute for Astronomy, University of Cologne, Portuguese CENTRA – Centro de Astrofisica e Gravitação a ESO.

[2] Relativistické rychlosti jsou tak vysoké, že se při nich stávají významnými efekty plynoucí z obecné teorie relativity. V případě akrečního disku kolem Sagittarius A* se plyn pohybuje rychlostí asi 30 % rychlosti světla.

[3] Přístroj GRAVITY byl vyvinut ve spolupráci Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (Německo), LESIA (Paris Observatory–PSL/CNRS/Sorbonne Université/Univ. Paris Diderot, Francie) a IPAG (Université Grenoble Alpes/CNRS, Francie), Max Planck Institute for Astronomy (Německo), University of Cologne (Německo), CENTRA–Centro de Astrofísica e Gravitação (Portugal) a ESO.

[4] Hmotnost Slunce (solar mass) je v astronomii využívána jako jednotka a je rovna 1,989 × 10³⁰ kg.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku "Detection of Orbital Motions Near the Last Stable Circular Orbit of the Massive Black Hole SgrA*" autorů GRAVITY Collaboration, který byl zveřejněn 31. října ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

GRAVITY Collaboration team: R. Abuter (ESO, Garching, Německo), A. Amorim (Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugalsko), M. Bauböck (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Německo [MPE]), J.P. Berger (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Francie [IPAG]; ESO, Garching, Německo), H. Bonnet (ESO, Garching, Německo), W. Brandner (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Německo [MPIA]), Y. Clénet (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Meudon, Francie [LESIA])), V. Coudé du Foresto (LESIA), P. T. de Zeeuw (Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, Nizozemí; MPE), C. Deen (MPE), J. Dexter (MPE), G. Duvert (IPAG), A. Eckart (University of Cologne, Cologne, Německo; Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Německo), F. Eisenhauer (MPE), N.M. Förster Schreiber (MPE), P. Garcia (Universidade do Porto, Porto, Portugalsko; Universidade de Lisboa Lisboa, Portugalsko), F. Gao (MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE; University of California, Berkeley, California, USA), S. Gillessen (MPE), P. Guajardo (ESO, Santiago, Chile), M. Habibi (MPE), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile), Th. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (University of Cologne, Cologne, Německo), A. Huber (MPIA), A. Jimenez Rosales (MPE), L. Jocou (IPAG), P. Kervella (LESIA; MPIA), S. Lacour (LESIA), V. Lapeyrère (LESIA), B. Lazareff (IPAG), J.-B. Le Bouquin (IPAG), P. Léna (LESIA), M. Lippa (MPE), T. Ott (MPE), J. Panduro (MPIA), T. Paumard (LESIA), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), O. Pfuhl (MPE), P.M. Plewa (MPE), S. Rabien (MPE), G. Rodríguez-Coira (LESIA), G. Rousset (LESIA), A. Sternberg (School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Tel Aviv, Izrael, Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, USA), O. Straub (LESIA), C. Straubmeier (University of Cologne, Cologne, Německo), E. Sturm (MPE), L.J. Tacconi (MPE), F. Vincent (LESIA), S. von Fellenberg (MPE), I. Waisberg (MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO, Garching, Německo), S. Yazici (MPE; University of Cologne, Cologne, Německo).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnější pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 16 členských států: Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje VLT (Velmi velký dalekohled) a dva přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem světa, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem zařízení APEX a revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• Vědecký článek
• Snímky dalekohledu VLT
• Snímky centra Galaxie (ESO)

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Oliver Pfuhl; Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 30 000 3295; Email: pfuhl@mpe.mpg.de

Jason Dexter; Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 30 000 3324; Email: jdexter@mpe.mpg.de

Thibaut Paumard; CNRS Researcher; Observatoire de Paris, France; Tel.: +33 145 077 5451; Email: thibaut.paumard@obspm.fr

Xavier Haubois; ESO Astronomer; Santiago, Chile; Tel.: +56 2 2463 3055; Email: xhaubois@eso.org

IR Group Secretariat; Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 30000 3880; Email: ir-office@mpe.mpg.de

Hannelore Hämmerle; Public Information Officer, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 30 000 3980; Email: hannelore.haemmerle@mpe.mpg.de

Calum Turner; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Email: pio@eso.org