Astronomowie dokładnie przyjrzeli się najbliższemu otoczeniu czarnej dziury w centrum Galaktyki

Należący do ESO instrument GRAVITY 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. Błyski pochodzą z materii krążącej po orbicie bardzo blisko horyzontu zdarzeń czarnej dziury — co czyni obserwacje najbardziej szczegółowymi jak dotąd badaniami materii krążącej tak blisko czarnej dziury.

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.

„To oszałamiające naprawdę widzieć materię orbitująca wokół supermasywnej czarnej dziury z 30% prędkości światła” Oliver Pfuhl, naukowiec z MPE, nie może wyjść ze zdumienia. "Niesamowita czułość GRAVITY pozwoliła nam obserwować proces akrecji w czasie rzeczywistym w niespotykanych szczegółach."

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

Wcześniej w tym roku, GRAVITY i SINFONI, inny instrument na VLT, pozwoliły tej samej grupie badawczej na dokładne zmierzenie bliskiego przejścia gwiady S2 w ekstremalnym polu graitacyjnym 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."

Wyniki badań przedstawiono w artykule pt. „Detection of Orbital Motions Near the Last Stable Circular Orbit of the Massive Black Hole SgrA*", GRAVITY Collaboration, opublikowanym 31 paźdizernika 2018 r. w czasopiśmie “Astronomy & Astrophysics”.

Źródło: ESO