Pierwsze szczegółowe obserwacje materii krążącej blisko czarnej dziury

Źródło: ESO/Gravity Consortium/L. Calçada

Należący  do ESO niesamowicie czuły instrument GRAVITY uzyskał kolejne dowody na potwierdzenie istniejącej od dawna hipotezy, mówiącej że w centrum Drogi Mlecznej znajduje się supermasywna czarna dziura. Nowe obserwacje pokazują obłok gazu wirującego wokół czarnej dziury z prędkością blisko 30% prędkości światła, na kołowej orbicie tuż nad horyzontem zdarzeń – po raz pierwszy dokonano obserwacji materii blisko punktu bez powrotu oraz najbardziej szczegółowych jak dotąd obserwacji materii krążącej tak blisko czarnej dziury.

Należący do ESO instrument GRAVITY zainstalowany na interferometrze Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) został użyty przez naukowców z konsorcjum instytutów europejskim, w tym ESO, do obserwacji błysków promieniowania podczerwonego pochodzących z dysku akrecyjnego wokół Sagittarius A*, masywnego obiektu w sercu Drogi Mlecznej. Obserwowane błyski dostarczyły długo oczekiwanego potwierdzenia, że obiekt w centrum naszej galaktyki jest, zgodnie z przypuszczeniami, supermasywną czarną dziurą.Źródłem błyską jest materia krążąca po orbicie bardzo blisko horyzontu zdarzeń czarnej dziury — co czyni obserwacje najbardziej szczegółowymi jak dotąd badaniami materii krążącej tak blisko czarnej dziury.

O ile część materii w dysku akrecyjnym — pasie gazu orbitującego wokół Sagittarius A* z prędkościami relatywistycznymi — może bezpiecznie krążyć wokół czarnej dziury, a cokolwiek znajdzie się zbyt blisko, jest wciągane pod horyzont zdarzeń. Punkt najbliższy czarnej dziurze, w którym materia może orbitować bez wciągnięcia do wewnątrz przez ogromną masę, jest znany jako najbardziej wewnętrzna stabilna orbita i to stąd pochodziły obserwowane błyski.

„Obserwowanie materii orbitującej wokół supermasywnej czarnej dziury z 30% prędkości światła jest wprost niesamowite” mówi Oliver Pfuhl, naukowiec z MPE. “Niesamowita czułość GRAVITY pozwoliła nam obserwować proces akrecji w czasie rzeczywistym w niespotykanych dotąd szczegółach.

Pomiary były możliwe tylko dzięki międzynarodowej współpracy i najnowocześniejszym instrumentom naukowym. Instrument GRAVITY, który umożliwił wykonanie tej pracy, łączy światło z czterech teleskopów VLT, aby tworzyć wirtualny teleskop o średnicy 130 metrów. Już wcześniej był on używany do badania natury obiektu Sagittarius A*.

Wcześniej w tym roku, GRAVITY i SINFONI, innym instrument na VLT, pozwoliły tej samej grupie badawczej na dokładne zmierzenie bliskiego przejścia gwiazdy S2 w ekstremalnym polu grawitacyjnym w pobliżu Sagittarius A*, co po raz pierwszy ujawniło efekty przewidywane przez ogólną teorię względności Einsteina w tak ekstremalnym otoczeniu. Podczas zbliżenia S2 także obserwowano silną emisję promieniowania podczerwonego.

„Dokładnie monitorujemy S2 i oczywiście cały czas obserwujemy Sagittarius A*” wyjaśnił Pfuhl. „Podczas obserwacji mieliśmy wystarczająco dużo szczęścia, iż zobaczyliśmy trzy jasne błyski wokół czarnej dziury – to był szczęśliwy zbieg okoliczności!”

Emisja od wysokoenergetycznych elektronów bardzo blisko czarnej dziury była widoczna jako trzy jasne błyski, dokładnie pasujące do teoretycznych przewidywań dla gorących plam orbitujących blisko czarnej dziury o masie czterech milionów mas Słońca. Błyski są uważane za pochodzące od oddziaływań magnetycznych w bardzo gorącym gazie krążącym bardzo blisko Sagittarius A*.

Reinhard Genzel z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) w Garching (Niemcy), który kierował badaniami, wyjaśnił: “To zawsze był jeden z naszych wymarzonych projektów, ale nie odważyliśmy się mieć nadziei, że stanie się możliwy do realizacji tak szybko.” W odniesieniu do istniejącej od dawna hipotezy, że Sagittarius A* jest supermasywną czarną dziurą, Genzel powiedział, iż „wynik jest mocnym potwierdzeniem paradygmatu czarnej dziury.

Źródło: ESO