Chandra i VLA potwierdzają istnienie dżetów w centrum Drogi Mlecznej

Kompozycja obrazów w różnych zakresach widma, przedstawiająca radioźródło Sagittarius A* (Sgr A*), supermasywną czarną dziurę w centrum Drogi Mlecznej. Źródło: X-ray: NASA/CXC/UCLA/Z. Li et al; Radio: NRAO/VL

Astronomowie od dawna poszukiwali dowodów na to, że Sagittarius A * (Sgr A *), supermasywna czarna dziura znajdująca się w centrum Drogi Mlecznej, wytwarza dżety - strumienie naładowanych cząstek o wysokich energiach. Obecnie wiemy, że dżety faktycznie istnieją – przemawiają za tym najnowsze wyniki badań przeprowadzonych przez Teleskop Rentgenowski Chandra i potężny interferometr radiowy VLA (Very Large Array), zlokalizowany w Nowym Meksyku.

Od dziesięcioleci astronomowie poszukiwali strumienia cząstek związanego z czarną dziurą w Naszej Galaktyce. Co prawda już wcześniejsze badania wykonane przez bardzo różne teleskopy naziemne sugerowały obecność dżetu, jednak ich wyniki często były sprzeczne ze sobą i nigdy dotąd nie zostały uznane za jednoznaczne. Dżet to skolimowany strumień plazmy wyrzucany z relatywistycznymi prędkościami z biegunów aktywnego jądra galaktyki lub gwiazdy. Pierwszy dżet został zaobserwowany przez H. Curtisa w roku 1918 w galaktyce eliptycznej M87 w gromadzie Panny, jako jasny promień świetlny połączony z jądrem galaktyki. W latach 1960 obserwacje radiowe pokazały istnienie rozciągłych struktur radiowych, w skład których wchodzi zwarte jądro, radioobłoki oraz właśnie łączące je dżety. Dziś wiemy, że dżety pojawiają się niemal w całym Wszechświecie, zarówno w dużych, jak i w mniejszych skalach. Są one na przykład produkowane przez młode gwiazdy, powstają przy układach podwójnych z przepływem materii, ale również w obszarach wokół masywnych czarnych dziurach tysiąc razy większych odnaszej”, przeciętnej czarnej dziury w Drodze Mlecznej. Dżety odgrywają ważną rolę w transporcie energii od głównego obiektu (AGN, obszar czarnej dziury w galaktyce centralnej) do przestrzeni międzygalaktycznej – transport ten zachodzi nawet w skali megaparseków. Dżety biorą też najprawdopodobniej udział w regulowaniu tempa tworzenia się nowych gwiazd w galaktykach.

Znalezienie śladów dżetu w Drodze Mlecznej było ważne także z tego względu, że jego obserwacje mówią nam wiele o kierunku osi obrotu czarnej dziury. A to z kolei daje naukowcom pewne informacje o historii tworzenia się wzrostu tej czarnej dziury. Z badań wynika, że spin radioźródła Sgr A * jest skierowany w jednym kierunku, równolegle do osi obrotu Drogi Mlecznej, co zdaje się sugerować, iż gaz i pył migrowały jednostajnie w te obszary przez ostatnie10 miliardów lat.

Supermasywna czarna dziura znajdująca się w centrum Drogi Mlecznej jest około 4 miliony razy cięższa od Słońca. Znajduje się w średniej odległości 26 000 lat świetlnych od Ziemi. Opisane w tym artykule obserwacje przy pomocy Teleskopu Chandra zostały wykonane w okresie od września 1999 r. do marca 2011 r., z łącznym czasem ekspozycji 17 dni. Dżet zdaje się wchodzić w obłok gazu w pobliżu radioźródła Sgr A *, wytwarzając przy tym promieniowanie rentgenowskie wykrywane przez Teleskop Orbitalny Chandra oraz emisję na falach radiowych, którą zaobserwowały radioteleskopy VLA. Dwa kluczowe dowody na istnienie dżetu to promieniowanie rentgenowskie obserwowane w linii prostej, określające kierunek na Sgr A * , oraz front szokowy fali uderzeniowej obserwowany w emisji radiowej i wyznaczający miejsce, w którym czoło dżetu zderza się z położonym na zewnątrz gazem. To jednak nie wszystko - dodatkowo obserwowany w tym przypadku kształt widma promieniowania X obszarów Sgr A * przypomina widma typowe dla dżetów wypływających z czarnych dziur wykrytych wcześniej w innych galaktykach.
Zdaniem naukowców produkcja dżetów zachodzi wówczas, gdy część materii opadającej na czarną dziurę w procesie akrecji jest przekierowywana na zewnątrz układu, wzdłuż wychodzących z niego linii sił pola magnetycznego, które je przyśpiesza do dużych prędkości. Wiemy, że czarna dziura w Sgr A * konsumuje obecnie niewiele materii, nie jest więc dla nikogo zaskoczeniem, że wykryty dżet jest bardzo słaby. Co więcej, drugi dżet, który powinniśmy obserwować po przeciwnej stronie czarnej dziury, nie jest widoczny – najprawdopodobniej na skutek blokowania jego światła przez gaz i pył znajdujący się pomiędzy nim a linią naszego wzroku

Cały obszar wokół Sgr A * jest zresztą radiowo i rentgenowsko słaby, co może oznaczać, że „nasza” czarna dziura była spokojna przez ostatnie kilkaset lat. Jednak inne pomiary wykonane za pomocą Teleskopu Chandra, ogłoszone w zeszłym miesiącu, wskazują raczej na to, że obszar ten bywał w owym okresie co najmniej milion razy jaśniejszy. To oznacza, że jeszcze niedawno czarna dziura była dużo bardziej aktywna i „zjadała” więcej materii niż obecnie. Jest też więc możliwe, że jej dżet stanie się dużo jaśniejszy w niedalekiej przyszłości.

Oryginalny artykuł autorstwa Li, Zhiyuan; Morris, Mark R.; Baganoff, Frederick K., Evidence for A Parsec-scale Jet from The Galactic Center Black Hole: Interaction with Local Gas został opublikowany w prestiżowym czasopiśmie The Astrophysical Journal, w październiku 2013 roku.



Źródło: Elżbieta Kuligowska | Źródło: astronomy.com

Liczba odsłon: 1650


Dżet wydobywający się z aktywnego centrum Galaktyki Panny A, prawdopodobnie zawierającego supermasywną czarną dziurę (zdjęcie z Teleskopu Hubble'a).