Student World

tisková zpráva Evropské jižní observatoře č. 15/2015

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array – Atakamská velká milimetrová/submilimetrová anténní soustava) odhalila extrémně silné magnetické pole v oblastech centra galaxie, velmi těsně nad horizontem událostí supermasivní černé díry, v místech, kam naše přístroje zatím nepronikly. Nová pozorování napomohla astronomům pochopit strukturu a vznik těchto superhmotných černých děr v jádrech galaxií a také dvojice vysokorychlostních výtrysků plazmatu často vyvrhovaných z jejich pólů. Výsledky byla zveřejněny 17. dubna 2015 ve vědeckém časopise Science.

Supermasivní černé díry, často o hmotnostech miliardkrát převyšujících hmotnost Slunce, nacházíme v srdcích téměř všech galaxií ve vesmíru. Tyto černé díry mohou kolem sebe shromáždit obrovské množství hmoty, která je obklopuje v podobě disku. Zatímco většina tohoto materiálu ‚krmí‘ černou díru, malá část hmoty je urychlena a těsně před vlastním pohlcením vymrštěna do prostoru rychlostmi blízkými rychlosti světla – stane se součástí polárních výtrysků plazmatu. Ačkoliv jsme se domnívali, že klíčovou roli při úniku hmoty z „rozevřeného jícnu temnoty“ hrají silná magnetická pole v prostoru těsně nad horizontem událostí černé díry, dosud jsme dobře nerozuměli mechanismu, jak k tomu dochází.

Dosud byla prozkoumána pouze slabá magnetická pole ve vzdálenostech několika světelných let od samotných černých děr [1]. V této studii však astronomové z Chalmers University of Technology and Onsala Space Observatory ve Švedsku použili soustavu ALMA k detekci signálu procházejícího silnými magnetickými poli v těsné blízkosti horizontu událostí supermasivní černé díry ve vzdálené galaxii označené PKS 183-211. Pozorovaná magnetická pole se vyskytují přesně v místech, kde je hmota prudce urychlována směrem pryč z černé díry a formuje se do podoby výtrysků.

Výzkumný tým měřil sílu magnetického pole pomocí polarizace světla, které vyzařuje z těsného okolí černé díry.

„Polarizace je důležitou vlastností světla a velmi často je využívána v každodenním životě, například ve slunečních brýlích nebo 3D brýlích v 3D kinech,“ říká Ivan Marti-Vidal, vedoucí autor této práce. „Pokud polarizace vzniká přirozeně, může být využita k měření magnetických polí, protože světlo mění svou polarizaci, když prochází prostředím prostoupeným magnetickým polem. V tomto případě záření, které detekoval výzkumný tým pomocí zařízení ALMA, prošlo v těsné blízkosti horizontu událostí černé díry, a tedy oblastí naplněnou silně magnetizovaným plazmatem.“

Astronomové aplikovali nové analytické postupy, které vyvinuli pro zpracování dat z ALMA, a zjistili, že u záření přicházejícího z centra PKS 1830-211 došlo ke stáčení polarizace [2]. Byly použity nejkratší vlnové délky, které kdy byly využity pro tento typ studie, a díky tomu dovolily prozkoumat oblasti v těsné blízkosti centrální černé díry. [3]

„Nalezli jsme jasné známky stáčení roviny polarizace na stonásobně vyšší úrovni, než bylo dosud pozorováno u jakéhokoliv jiného zdroje ve vesmíru,“ říká Sebastien Muller, spoluautor práce. „Díky využití radioteleskopu ALMA náš objev představuje obrovský krok kupředu. A to jak v případě použitých frekvencí elektromagnetického záření, tak ve smyslu zmenšování vzdáleností od černé díry, kde bylo magnetické pole pozorováno – pouze několik světelných dní od horizontu událostí. Tyto výsledky, a budoucí studie, nám pomohou pochopit, co se opravdu děje v bezprostředním okolí supermasivních černých děr.“

Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí

Poznámky

[1] Mnohem slabší magnetické pole bylo detekováno v sousedství relativně klidné supermasivní černé díry v centru naší Galaxie. Nedávná pozorování na milimetrových vlnových délkách také odhalila slabá magnetická pole v aktivní galaxii NGC 1275.

[2] Magnetické pole podléhá Faradeyově rotaci, díky které dochází pro různé vlnové délky k odlišnému stáčení roviny polarizace. S ohledem na skutečnost, že rotace závisí na vlnové délce, slouží k diagnostice magnetického pole v oblasti.

[3] Pozorování pomocí ALMA bylo provedeno na efektivní vlnové délce kolem 0,3 mm, dřívější výzkumy využívaly mnohem delších rádiových vlnových délek. Pouze světlo o milimetrové vlnové délce může uniknout z oblasti v těsné blízkosti černé díry, delší vlnové délky záření jsou pohlceny.

autor Jiří Srba