Przejdź do treści

ALMA dostrzega migoczące serce Drogi Mlecznej

Wizja artystyczna gazowego dysku wokół supermasywnej czarnej dziury.

Astronomowie korzystający z ALMA wykryli kwazi-okresowe migotanie fal milimetrowych pochodzące z centrum Drogi Mlecznej, z Sagittariusa A*. Zespół zinterpretował, że te migotania spowodowane są rotacją punktów radiowych krążących wokół supermasywnej czarnej dziury o promieniu orbity mniejszym niż promień orbity Merkurego. Jest to interesująca wskazówka do badania czasoprzestrzeni z ekstremalną grawitacją.

Wiadomo, że Sgr A* czasem rozbłyska na falach radiowych. Tym razem, korzystając z ALMA, astronomowie uzyskali wysokiej jakości dane dotyczące zmiany intensywności fal radiowych Sgr A* przez 10 dni, 70 minut dziennie. I znaleźli dwa trendy: kwazi-okresowe zmiany z typową skalą czasową wynoszącą 30 minut i wolne zmiany godzinowe.

Astronomowie zakładają, że w centrum Sgr A* supermasywna czarna dziura o masie 4 mln Słońc znajduje się. Flary Sgr A* zaobserwowano nie tylko na falach milimetrowych ale i w podczerwieni oraz promieniach rentgenowskich. Jednak zmiany wykryte za pomocą ALMA są znacznie mniejsze niż wcześniej wykryte i możliwe jest, że w Sgr A* zawsze występują te poziomy małych skal.

Sama czarna dziura nie wytwarza żadnej emisji. Jej źródłem jest gazowy dysk wokół czarnej dziury. Gaz wokół czarnej dziury nie trafia prosto do studni grawitacyjnej, ale rotuje wokół niej, tworząc dysk akrecyjny.

Zespół skoncentrował się na krótkich zmianach skali czasowej i stwierdził, że okres zmienności wynoszący 30 minut jest porównywalny z okresem orbitalnym wewnętrznej krawędzi dysku akrecyjnego o promieniu 0,2 jednostki astronomicznej (1 j.a. odpowiada średniej odległości Ziemi od Słońca i wynosi 150 mln km). Dla porównania Merkury, najbardziej wewnętrzna planeta Układu Słonecznego, krąży wokół Słońca w odległości 0,4 j.a. Biorąc pod uwagę kolosalną masę w centrum czarnej dziury, jej efekt grawitacyjny jest także ekstremalny w dysku akrecyjnym.

„Emisja ta może być związana z niektórymi egzotycznymi zjawiskami zachodzącymi w pobliżu supermasywnej czarnej dziury” – mów Tomoharu Oka, profesor na Uniwersytecie Keio.

Ich scenariusz jest następujący. Gorące punkty powstają sporadycznie na dysku i krążą wokół czarnej dziury, emitując silne fale milimetrowe. Zgodnie ze szczególną teorią względności Einsteina, emisja w dużym stopniu jest zwiększona, gdy źródło zbliża się do obserwatora z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Prędkość rotacji wewnętrznej krawędzi dysku akrecyjnego jest dość duża, więc powstaje ten niezwykły efekt. Astronomowie uważają, że jest to źródło krótkotrwałej zmiany milimetrowej emisji z Sgr A*.

Zespół przypuszcza, że zmiana może wpłynąć na próbę uzyskania obrazu tej supermasywnej czarnej dziury za pomocą Teleskopu Horyzontu Zdarzeń. „Ogólnie rzecz biorąc, im szybszy ruch, tym trudniej jest wykonać zdjęcie obiektu. Zamiast tego sama zmiana emisji dostarcza przekonującego wglądu w ruch gazu. Możemy być świadkami momentu absorpcji gazu przez czarną dziurę podczas długotrwałej kampanii monitorującej z ALMA” – mówi Oka. Naukowcy starają się wydobyć niezależne informacje, aby zrozumieć tajemnicze środowisko wokół tej supermasywnej czarnej dziury.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:
ALMA Spots Twinkling Heart of Milky Way

Źródło: ALMA Observatory

Na ilustracji: Wizja artystyczna gazowego dysku wokół supermasywnej czarnej dziury. Źródło: Keio University