Na 10. dubna 2019 , byl svět ošetřen prvním obrazem černé díry, s laskavým svolením Horizontální dalekohled událostí (EHT). Konkrétně se jednalo o obrázek Supermasivní černá díra (SMBH) v centru veleobří eliptické galaxie známé jako M87 (také znám jako Panna A). Tyto mocné přírodní síly se nacházejí v centrech nejhmotnějších galaxií, mezi které patří Mléčná dráha (kde SMBH známá jako Střelec A* je umístěn).
Pomocí techniky známé jako Interferometrie s velmi dlouhou základní linií (VLBI), tento snímek signalizoval zrod nové éry pro astronomy, kde mohou konečně provádět podrobné studie těchto mocných přírodních sil. Díky výzkumu, který provedl tým EHT Collaboration během šestihodinového pozorovacího období v roce 2017, nyní astronomové získávají snímky jádrová oblast Centaurus A a rádiový proud z něj vycházející.
Studie, která popisuje jejich zjištění,které se nedávno objevily v Astronomie přírody , provedla společnost EHT Collaboration, která zahrnuje více než 300 výzkumníků z Afriky, Asie, Evropy, Severní a Jižní Ameriky. K nim se připojili výzkumníci z Institut Maxe Plancka pro radioastronomii , Iniciativa Černá díra (BHI), Yale centrum pro astronomii a astrofyziku , Princetonské centrum pro teoretickou vědu , Flatiron Institute a několik univerzit a výzkumných ústavů.
Obrázek galaxie Kentaurus A, kombinující optická, rentgenová a infračervená data. Kredit: Rentgen: NASA/CXC/SAO; Optický: Rolf Olsen; Infračervené: NASA/JPL-Caltech
Po desetiletí astronomové věděli, že SMBH sídlí v srdci nejhmotnějších galaxií obklopených masivními prstenci prachu a plynu. Tyto prstence jsou způsobeny ohromným gravitačním působením SMBH, které urychluje prach a plyn na relativistické rychlosti (zlomek rychlosti světla) a spouští uvolnění obrovského množství elektromagnetické energie (včetně rádiových vln).
Tento proces vede k tomu, že se galaktická jádra stanou „aktivními“ – alias. an Aktivní galaktické jádro (AGN) nebo kvasar – kde oblast jádra mnohonásobně převyšuje galaktický disk. Zatímco hmota na okraji černé díry je nahromaděna na její tváři, část okolní hmoty uniká do vesmíru chvíli předtím, než je zachycena v podobě relativistických výtrysků – jednoho z nejenergetickejších prvků ve známém vesmíru.
Jak uvádějí ve své studii, data získaná z pozorovací kampaně EHT v roce 2017 umožnila týmu zachytit snímky, které byly desetkrát vyšší z hlediska frekvence a šestnáctkrát ostřejší v rozlišení. To bylo umožněno rozlišovací schopností EHT, která je výsledkem osm rádiových observatoří které – když se zkombinují – vytvoří virtuální dalekohled s otvorem o velikosti Země.
Centaurus A, který se nachází více než 13 milionů světelných let od Mléčné dráhy, je nejbližší rádiovou galaxií k naší vlastní a (při zobrazení na rádiových vlnových délkách) je jedním z největších a nejjasnějších objektů na noční obloze. Pomocí stejné techniky interferometrie, která umožnila pořídit snímky M87, tým pozoroval Centaura A s neuvěřitelně ostrým rozlišením při vlnové délce 1,3 mm.
Detailní snímky relativistického výtrysku vycházejícího z Centaura A. Uznání: M. Janssen, H. Falcke, M. Kadler, E. Ros, M. Wielgus et al.
Jak řekl spoluautor studie Heino Falcke, člen rady EHT a profesor astrofyziky na Radboud University, v NOVA tisková zpráva :
„To nám poprvé umožňuje vidět a studovat extragalaktický rádiový výtrysk v měřítku menších, než je vzdálenost, kterou světlo urazí za jeden den. Zblízka a osobně vidíme, jak se rodí monstrózně gigantický jet vypuštěný supermasivní černou dírou…
„Tato data pocházejí ze stejné pozorovací kampaně, která přinesla slavný obraz černé díry v M87. Nové výsledky ukazují, že EHT poskytuje pokladnici dat o bohaté rozmanitosti černých děr a je toho stále více.“
Dříve byl monitorován Centaurus A na rádiových vlnových délkách Sledování aktivních galaktických jader pomocí australské miliarcsekundové interferometrie (TANAMI), program s více vlnovými délkami, který se skládá z devíti radioteleskopů umístěných na čtyřech kontinentech. Od poloviny roku 2000 TANAMI studuje jádrovou oblast Centaura A pomocí VLBI na centimetrových vlnových délkách, stejně jako další relativistické výtrysky a aktivní galaktická jádra (AGN) na jižní obloze.
Nový snímek byl však nejen mnohem vyšší, pokud jde o rozlišení, ale také odhalil rysy Centaura A, které dosud nebyly vidět. Například tým EHT si všiml, že Centaurus A je jasnější na okrajích ve srovnání se středem, což je jev, který byl pozorován u jiných jetů, ale nikdy nebyl tak výrazný. Tato pozorování budou informovat astrofyziky o pokusech modelovat, jak se hmota chová v přítomnosti SMBH, což je stále nejasné.
Zejména astrofyzici se stále snaží zjistit, jak přesně jsou vypouštěny relativistické výtrysky nebo jak se mohou prodloužit na světelné roky bez rozptýlení. 'Zjistili jsme, že je náročné vysvětlit to pomocí stejných modelů, které jsme použili pro M87,' Řekl Sera Markoff, místopředsedkyně vědecké rady EHT a spoluautorka studie. 'Musí se dít něco jiného, jako spirálová magnetická pole, což nám dává nová vodítka o tom, jak mohou ‚stlačit‘ výtrysky.'
Díky novým pozorováním EHT trysky Centaurus A se má za to, že bod startu trysek odpovídá pravděpodobnému umístění SMBH. Na základě toho výzkumný tým předpovídá, že budoucí pozorování na ještě kratších vlnových délkách a rozlišeních by byla schopna vyfotografovat SMBH v centru Centaura A – podobně jako to bylo provedeno v roce 2019 s M87.
To bude pravděpodobně vyžadovat vesmírná pozorování, která umožní přesnější základní interferometrii (bez atmosférického zkreslení). Pokračující studium tohoto jevu, umožněné díky polím, jako je EHT, také umožňuje astronomům pozorovat, jak fungují fyzikální zákony v nejextrémnějších prostředích ve vesmíru.
