Chłodny, mglisty pierścień wokół supermasywnej czarnej dziury Drogi Mlecznej

Nowe obserwacje ALMA ujawniły niespotykany dotąd dysk chłodnego, międzygwiazdowego gazu owiniętego wokół supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w Drodze Mlecznej. Ten mgławicowy dysk daje astronomom nowe spojrzenie na działanie akrecji: ściąganie materii na powierzchnię czarnej dziury.

Przez dziesięciolecia badań astronomowie opracowali wyraźniejszy obraz chaotycznej i zatłoczonej okolicy otaczającej supermasywną czarną dziurę w centrum Drogi Mlecznej. Nasze centrum galaktyczne znajduje się około 26 000 lat świetlnych od Ziemi, a supermasywna czarna dziura, znana jako Sagittarius A* ma masę 4 mln razy większą niż Słońce.

Teraz wiemy, że region ten jest pełen wędrujących gwiazd, międzygwiezdnych obłoków pyłu i dużego rezerwuaru zarówno fenomenalnie gorących, jak i stosunkowo zimniejszych gazów. Oczekuje się, że gazy te krążą wokół czarnej dziury po ogromnym dysku akrecyjnym, który rozciąga się na kilka dziesiątych roku świetlnego od jej horyzontu zdarzeń.

Do tej pory jednak astronomowie byli w stanie sfotografować tylko cieniutką, gorącą część przepływu tego gazu akrecyjnego, który tworzy z grubsza sferyczny przepływ i nie wykazywał oczywistej rotacji. Jego temperatura jest szacowana na 10 mln stopni C, czyli ok. ⅔ temperatury w centrum Słońca. W tej temperaturze gaz jasno świeci w promieniach X, w odległości około 1/10 roku świetlnego od czarnej dziury, co umożliwia jego badanie przez kosmiczne teleskopy rentgenowskie.

Oprócz tego gorącego, świecącego gazu, poprzednie obserwacje z użyciem teleskopów obserwujących na falach milimetrowych, wykryły ogromny magazyn stosunkowo chłodnego wodoru w stanie gazowym (ok. 10 000 stopni C) w odległości kilku lat świetlnych od czarnej dziury. Udział tego chłodnego gazu na przepływ akrecyjny na czarną dziurę był dotąd nieznany.

Chociaż nasza czarna dziura w galaktycznym centrum jest stosunkowo cicha, promieniowanie wokół niej jest wystarczająco silne, aby spowodować, że atomy wodoru stale tracą i rekombinują swoje elektrony. Ta rekombinacja wytwarza charakterystyczny sygnał o długości fali milimetrowej, który jest w stanie dotrzeć do Ziemi z bardzo małymi stratami w trakcie podróży.

Dzięki niezwykłej czułości i potężnej zdolności dostrzegania drobnych szczegółów, ALMA była w stanie wykryć ten słaby sygnał radiowy i stworzyć pierwszy w historii obraz chłodnego dysku gazowego oddalony zaledwie o 1/100 roku świetlnego od supermasywnej czarnej dziury. Obserwacje te umożliwiły astronomom zarówno mapowanie lokalizacji, jak i śledzenie ruchu tego gazu. Naukowcy szacują, że ilość wodoru w tym chłodnym dysku stanowi ok. 1/10 masy Jowisza.

Mapując przesunięcie długości fali tego promieniowania radiowego wywołane efektem Dopplera, astronomowie mogą wyraźnie zobaczyć, że gaz rotuje wokół czarnej dziury. Informacje te dostarczą nowego wglądu na temat sposobów, w jakie czarne dziury pochłaniają materię i złożonej interakcji pomiędzy czarną dziurą a jej galaktycznym sąsiedztwem.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
NRAO

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.