Sekrety jądra naszej Galaktyki

Kompozycja obrazów przedstawiających centralny obszar aktywności naszej Galaktyki - Sagittarius A*. Połączenie obserwacji wykonanych interferometrem radiowym VLA (zieleń), danych z BIMA (czerwień), oraz obserwacji z Teleskopu Spitzera (błękit). Źródło: NRAO

Czy materia opada na masywną czarną dziurę znajdującą się w centrum Drogi Mlecznej, czy też jest ona za jej sprawą wyrzucana w przestrzeń? Tego jeszcze nie wiemy, ale naukowcy z University of California, Santa Barbara, właśnie szukają odpowiedzi na to i podobne pytania.

Carl Gwinn, profesor fizyki z UCSB, wraz ze swym zespołem przeanalizował zdjęcia wykonane przez rosyjską sondę RadioAstron. RadioAstron została wystrzelona w Kosmos z ośrodka Bajkonur w Kazachstanie w lipcu 2011. Jednym z celów misji było dokładne zbadanie rozpraszania promieniowania pulsarów — jąder umarłych gwiazd — przez gaz międzygwiazdowy. Jednak jej pierwsze obserwacje skłoniły również naukowców do bliższego przyjrzenia się obszarowi Sagittarius A*, odpowiadającemu położeniu supermasywnej czarnej dziury w naszej Galaktyce. Sagittarius A* jest obserwowany na falach radiowych, podczerwonych i rentgenowskich.

Źródłem tak silnej emisji nie jest sama czarna dziura o masie rzędu 4 milionów mas Słońca, ale otaczający ją, rozgrzany gaz. Gaz ten jest poddany działaniu bardzo silnego pola grawitacyjnego czarnej dziury. Fale o tych długościach, jakie sprawiają, że Sagittarius A * jest dla nas widoczny, są rozpraszane przez międzygwiezdny gaz wzdłuż naszej linii wzroku - w taki sam sposób, jak światło rozproszone przez mgłę na Ziemi.

Gwinn i jego koledzy odkryli jednak, że obrazy tego obszaru zebrane przez RadioAstron miały też w sobie niewielkie plamki – jak gdyby grudki, które wydawały się być porozrzucane po całym zdjęciu. Okazało się, że już dosyć dawne teorie przewidywały podobny efekt grudek, nazwanych przez naukowców substrukturami. Zdaniem teoretyka Michaela Johnsona, doktoranta z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, tego typu anomalie mogą być wykorzystane w celu oszacowania rzeczywistego rozmiaru źródła emisji.

Dodatkowe obserwacje przeprowadzone przy pomocy techniki
VLBI (Very Long Baseline Array) i 100-metrowego radioteleskopu z Green Bank w Wirginii Zachodniej również wykazały istnienie owych substruktur na zdjęciach obszaru Sagittarius A*. Niedawne unowocześnienia techniczne znacznie podwyższyły czułość obu tych urządzeń, dowody na ich istnienie są więc dosyć mocne. Co jednak z tego wszystkiego wynika?

Johnson uważa, że na bazie teorii w połączeniu z obserwacjami można już wysnuć pewne wnioski na temat międzygwiazdowego gazu odpowiedzialnego za rozpraszanie i wielkości obszaru emisji związanego bezpośrednio z czarną dziurą. Okazuje się, że jego rozmiar to jedynie około 20 średnic jej widzianego z Ziemi horyzontu zdarzeń. Aby jednak lepiej zrozumieć skomplikowane, zachodzące tam procesy, będziemy zapewne potrzebowali kolejnych obserwacji.

Choć żaden zespół naukowy nie był jak dotychczas w stanie opracować pełnego
obrazu emisji czarnej dziury, astronomowie wyciągnęli pewne wnioski o rozpraszaniu tej emisji przez gaz dzięki obserwacjom na dłuższych falach. Naukowcy nie tylko zdołali oszacować rozmiar centralnego obszaru aktywności Sagittarius A*, ale i uzyskali nowe informacje na temat fluktuacji w ośrodku międzygwiazdowym generującym to rozpraszanie. Ciągle jeszcze pozostaje jednak pytanie, kto jako pierwszy naprawdę zobrazuje obszar emisji czarnej dziury – i, co się z tym wiąże, czy gaz okaże się opadać na czarną dziurę, czy też może jest z niej odrzucany w postaci przeciwstawnych dżetów. Naukowcy planują wykonać dokładniejsze testy statystyczne dla występowania substruktur oraz przeprowadzić nowe obserwacje na niższych długościach fal radiowych, na których obszar emisji będzie prawdopodobnie mniejszy i bliższy czarnej dziurze.

Cały artykuł: Gwinn, C.R. Et al., Discovery of Substructure in the Scatter-broadened Image of Sgr A*

Więcej: Fish,Vincent L. Et al., Imaging an Event Horizon: Mitigation of Scattering toward Sagittarius A*


Liczba odsłon: 1559