Wiele galaktyk posiada w swoich jądrach supermasywne czarne dziury, które są tysiąc raz większe od naszej np. jądro M87, którego obraz został wykonany przez Teleskop Horyzontu Zdarzeń (EHT) w 2020 roku. Sgr A* jest stosunkowo blisko nas, zaledwie około 25 000 lat świetlnych, a jej bliskość oferuje astronomom unikalną możliwość zbadania supermasywnej czarnej dziury.
Supermasywna czarna dziura w jądrze naszej Galaktyki, Sagittarius A*, ma skromne rozmiary – zaledwie 4,15 miliona mas Słońca. Naukowcy pracujący przy programie EHT opublikowali niedawno submilimetrowy obraz, na którym widać ją oświetloną przez jej świecące otoczenie.
Gaz i pył powoli akreują na otaczające czarną dziurę gorące, podobne do dysku środowisko i promieniują w całym spektrum elektromagnetycznym. Epizodyczna akrecja i zmienne wybuchy promieniowania dostarczają wskazówek co do natury akrecji, rozmiarów i lokalizacji każdego zdarzenia w złożonym środowisku czarnej dziury (w torusie lub jego pobliżu? w jakiejś części wiatru?), a także jak te epizody mogą być powiązane ze sobą i z własnościami czarnej dziury np. z jej spinem. Każda długość fali niesie ze sobą własne informacje, a jednym z kluczowych narzędzi diagnostycznych jest różnica czasu pomiędzy rozbłyskami na różnych długościach fali, która pozwala prześledzić, gdzie w wybuchu zachodzą różne mechanizmy produkcji. Sgr A* jest na tyle blisko, że jest monitorowana na falach radiowych od czasu jej odkrycia w latach 50. Średnio Sgr A* akreuje materię w bardzo niskim tempie, kilka setnych części masy Ziemi na rok, ale wystarczająco, aby wytworzyć zmienność, jak również bardziej dramatyczne rozbłyski.
Astronomowie CfA wraz ze współpracownikami zakończyli analizę czasową skoordynowanych, równoczesnych obserwacji Sgr A* w bliskiej podczerwieni, promieniach X i na falach submilimetrowych przy użyciu kamery IRAC znajdującej się na Kosmicznym Teleskopie Spitzera, teleskopu rentgenowskiego Chandra, misji NuSTAR, ALMA oraz instrumentu GRAVITY na interferometrze VLTI. Kampania wymagała złożonego planowania misji i redukcji wielu rodzajów zbiorów danych. Rozbłyski miały miejsce od 17 do 26 lipca 2019 roku. Zespół zauważa, że aktywność z 2019 roku wydaje się odzwierciedlać niezwykle wysoki wskaźnik akrecji. Podczas gdy niektóre zdarzenia obserwowano jako występujące jednocześnie, rozbłysk submilimetrowy (ALMA) pojawił się około 20 minut po rozbłyskach w podczerwieni i promieniowaniu rentgenowskim (Chandra).
Naukowcy rozważają trzy scenariusze: emisja podczerwieni i rentgenowska w tych rozbłyskach powstała z naładowanych cząstek poruszających się spiralnie w potężnych polach magnetycznych. Podczerwień i fale submilimetrowe pochodziły z tego pierwszego procesu, ale emisja rentgenowska powstała, gdy fotony podczerwieni zderzyły się z naładowanymi cząsteczkami poruszającymi się z prędkością bliską prędkości światła. Tylko promieniowanie submilimetrowe pochodziło z pierwszego procesu, a wszystkie inne pasma zostały wytworzone przez drugi. Niestety, obserwacje naziemne nie mogą być ciągłe, w związku z czym nie udało się zaobserwować szczytu emisji rozbłysku submilimetrowego, co utrudniło ustalenie jakiegokolwiek opóźnienia czasowego między nim a promieniowaniem rentgenowskim, które mogłoby sygnalizować jego powstanie w innym miejscu lub z innego procesu. Zespół, łącząc swoje wyniki z wcześniejszymi badaniami zmienności, znalazł jeden spójny obraz, w którym podczerwień i promieniowanie X pochodzą z drugiego procesu, a potem następuje submilimetrowa emisja z pierwszego w rozszerzającej się, chłodzącej namagnesowanej plazmie.
Więcej informacji:
- The Supermassive Black Hole in Our Galaxy
- Multiwavelength Variability of Sagittarius A* in 2019 July
Źródło: CfA
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Na ilustracji: Wizualizacja symulowanej aktywności rozbłyskowej i obłoków materii wokół supermasywnej czarnej dziury w centrum Galaktyki, Sgr A*. Źródło: ESO, Gfycat.
