Astronomowie korzystający z Obserwatorium ALMA zarejestrowali kwazi-okresowe mrugnięcia na falach milimetrowych, pochodzące z okolic supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. Badacze zakładają, że owe błyski spowodowane są rotacją plam radiowych okrążających Sgr A* po orbicie o średnicy mniejszej od orbity Merkurego wokół Słońca. To niezwykle ciekawa okazja do badania czasoprzestrzeni podlegającej ekstremalnej grawitacji.

Od dawna wiemy, że SgrA* czasami błyska na falach milimetrowych – mówi Yuhei Iwata, główny autor artykułu opublikowanego w periodyku Astrophysical Journal Letters i doktorant na Uniwersytecie Keio w Japonii. Tym razem, dzięki ALMA, uzyskaliśmy wysokiej jakości dane o zmianach intensywności promieniowania radiowego SgrA* dla 10 dni, 70 minut dziennie. Znaleźliśmy w nich dwa trendy: kwasi-okresową zmienności o skali czasowej 30 minut oraz zmienność powolną o godzinnym okresie.

Astronomowie zakładają, że w centrum Drogi Mlecznej znajduje się supermasywna czarna dziura o masie 4 milionów mas Słońca. Rozbłyski tej czarnej dziury obserwowane są nie tylko na falach milimetrowych, ale także w zakresie podczerwonym i rentgenowskim. Niemniej jednak, zmienność zarejestrowana za pomocą ALMA jest znacznie mniejsza od rejestrowanej wcześniej, i możliwe, że te poziomy niewielkiej zmienności bezustannie występują w przypadku Sgr A*.

Czarna dziura sama z siebie nie emituje żadnego promieniowania. Źródłem emisji może być gorący gazowy dysk otaczający czarną dziurę. Gaz krążący wokół niej nie wpada bezpośrednio do studni grawitacyjnej, ale krąży wokół czarnej dziury po spirali tworząc tzw. dysk akrecyjny.

Badacze skupili się na zmienności w niewielkiej skali czasowej i odkryli, że zmienność o okresie 30 minut porównywalna jest do okresu orbitalnego najbardziej wewnętrznej krawędzi dysku akrecyjnego o promieniu 0,2 jednostki astronomicznej. Dla porównania, Merkury okrąża Słońce w odległości 0,4 jednostki astronomicznej. Zważając na kolosalną masę w centrum czarnej dziury, musi ona ekstremalnie silnie oddziaływać grawitacyjnie na dysk akrecyjny.

Owa emisja może być związana z jakimiś egzotycznymi procesami zachodzącymi w bezpośredniej bliskości supermasywna czarnej dziury – mówi Tomoharu Oka, profesor na Uniwersytecie Keio.

Według opracowanego przez badaczy scenariusza, gorące plamy sporadycznie formują się w dysku i okrążają czarną dziurę, emitując silne promieniowanie w zakresie milimetrowym. Zgodnie ze szczególną teorią względności Einsteina, emisja ulega wzmacnianiu gdy źródło porusza się w s kierunku obserwatora z prędkością porównywalną z prędkością światła. Prędkość rotacji wewnętrznej krawędzi dysku akrecyjnego jest dosyć duża, dlatego ten efekt jest zauważalny. Astronomowie uważają, że właśnie w ten sposób powstaje krótkoterminowa zmienność emisji w zakresie milimetrowym z Sgr A*.

Badacze podejrzewają, że zmienność może wpływać na próby wykonania zdjęcia supermasywna czarnej dziury w naszej galaktyce za pomocą Teleskopu Horyzontu Zdarzeń (EHT). Zasadniczo, im szybciej jakiś obiekt się porusza, tym, trudniej wykonać jego zdjęcie. Zmienność samej emisji przekazuje nam wiele informacji o ruchu gazu w dysku. Być może uda nam się zobaczyć moment pochłaniania gazu przez czarną dziurę, jeżeli zaczniemy długofalowo monitorować ją za pomocą obserwatorium ALMA.

Badacze aktualnie starają się wyłuskać kolejne informacje, które pozwolą nam zrozumieć bezpośrednie otoczenie supermasywna czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej.

By Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham. Bloger w @pulskosmosu oraz @spidersweb