Nové pozorovania pomohli astronómom pochopiť štruktúru a vznik týchto superhmotných čiernych dier v jadrách galaxií a tiež dvojice vysokorýchlostných výtryskov plazmy často vyvrhovaných z ich pólov. Výsledky bola zverejnené 17. apríla 2015 vo vedeckom časopise Science.
Supermasívne čierne diery, často s hmotnostiami miliardkrát prevyšujúcich hmotnosť Slnka, nachádzame v centrách takmer všetkých galaxií vo vesmíre. Tieto čierne diery môžu okolo seba zhromaždiť obrovské množstvo hmoty, ktorá ich obklopuje v podobe disku. Zatiaľ čo väčšina tohto materiálu "kŕmi" čiernu dieru, malá časť hmoty je urýchlená a tesne pred vlastným pohltením vymrštená do priestoru rýchlosťami blízkymi rýchlosti svetla - stane sa súčasťou polárnych výtryskov plazmy. Hoci sme sa domnievali, že kľúčovú úlohu pri úniku hmoty z "roztvoreného pažeráka temnoty" hrajú silné magnetické polia v priestore tesne nad horizontom udalostí čiernej diery, doteraz sme dobre nerozumeli mechanizmu, ako k tomu dochádza.
Doteraz boli preskúmané len slabé magnetické polia vo vzdialenostiach niekoľkých svetelných rokov od samotných čiernych dier [1]. V tejto štúdii však astronómovia z Chalmers University of Technology and onsale Space Observatory vo Švédsku použili sústavu ALMA k detekcii signálu prechádzajúceho silnými magnetickými poľami v tesnej blízkosti horizontu udalostí supermasívnej čiernej diery vo vzdialenej galaxii označenej PKS 183-211. Pozorované magnetické polia sa vyskytujú presne v miestach, kde je hmota prudko urýchľovaná smerom von z čiernej diery a formuje sa do podoby výtryskov.
Výskumný tím meral silu magnetického poľa pomocou polarizácie svetla, ktoré vyžaruje z tesného okolia čiernej diery.
"Polarizácia je dôležitou vlastnosťou svetla a veľmi často je využívaná v každodennom živote, napríklad v slnečných okuliaroch alebo 3D okuliaroch v 3D kinách," hovorí Ivan Marti-Vidal, vedúci autor tejto práce. "Ak polarizácia vzniká prirodzene, môže byť využitá na meranie magnetických polí, pretože svetlo mení svoju polarizáciu, keď prechádza prostredím popretkávaným magnetickým poľom. V tomto prípade žiarenie, ktoré detekoval výskumný tím pomocou zariadenia ALMA, prešlo v tesnej blízkosti horizontu udalostí čiernej diery, a teda oblastí naplnenou silne magnetizovanou plazmou. "
Astronómovia aplikovali nové analytické postupy, ktoré vyvinuli pre spracovanie dát z ALMA, a zistili, že pri žiarení prichádzajúceho z centra PKS 1830-211 prišlo k stáčaniu polarizácie [2]. Boli použité najkratšie vlnové dĺžky, ktoré kedy boli využité pre tento typ štúdie, a vďaka tomu dovolili preskúmať oblasti v tesnej blízkosti centrálnej čiernej diery. [3]
"Našli sme jasné známky stáčania roviny polarizácie na stonásobne vyššej úrovni, než bolo doteraz pozorované u akéhokoľvek iného zdroja vo vesmíre," hovorí Sebastien Muller, spoluautor práce. "Vďaka využitiu rádioteleskopu ALMA náš objav predstavuje obrovský krok vpred. A to ako v prípade použitých frekvencií elektromagnetického žiarenia, tak v zmysle zmenšovania vzdialenosťou od čiernej diery, kde bolo magnetické pole pozorované - iba niekoľko svetelných dní od horizontu udalostí. Tieto výsledky, a budúce štúdie, nám pomôžu pochopiť, čo sa naozaj deje v bezprostrednom okolí supermasívnych čiernych dier. "
Poznámky
[1] Oveľa slabšie magnetické pole bolo detekované v susedstve relatívne pokojnej supermasívne čierne diery v centre našej Galaxie. Nedávne pozorovania na milimetrových vlnových dĺžkach tiež odhalili slabé magnetické polia v aktívnej galaxii NGC 1275.
[2] Magnetické pole podlieha Faradayovej rotácii, vďaka ktorej dochádza pre rôzne vlnové dĺžky k odlišnému stáčaniu roviny polarizácie. S ohľadom na skutočnosť, že rotácia závisí na vlnovej dĺžke, slúži k diagnostike magnetického poľa v oblasti.
[3] Pozorovania pomocou ALMA boli vykonané na efektívnej vlnovej dĺžke okolo 0,3 mm, predchádzajúce výskumy využívali oveľa dlhšie rádiové vlnové dĺžky. Iba svetlo s milimetrovou vlnovou dĺžkou môže uniknúť z oblasti v tesnej blízkosti čiernej diery, dlhšie vlnové dĺžky žiarenia sú pohltené.
Výskum bol prezentovaný v práci pod názvom "A strong magnetic field in the jet base of a Supermassive black hole", ktorá bola zverejnená v Science, 17. apríla 2015.
Zdroj: Tlačová správa ESO1515