Ve středu naší galaxie se toho děje hodně. Sídlí tam supermasivní černá díra jménem Sagittarius A-Star, která přitahuje materiál svou neúprosnou gravitační přitažlivostí. V této mysl ohýbající čtvrti, kde jsou fyzikální zákony natažené nad rámec chápání, astronomové objevili prstenec chladného plynu.
Sagittarius A-Star, nebo Sag. Zkráceně A* je 26 000 světelných let od Země a je přibližně 4 milionykrát hmotnější než naše Slunce. Veškerá tato hmotnost znamená, že drtivá gravitační energie přitahuje materiál směrem k A*. Ale předtím, než je materiál nasáván, přes horizont odvětrávání spočívá v rotaci akreční disk .
Astronomové o tom už nějakou dobu vědí. Sag. A* je jasný zdroj rentgenového záření, protože materiál na disku je stlačen a zahřát, což způsobí, že uvolní rentgenové záření. Není to jen vyhřívané; je přehřátá na 10 milionů stupňů Celsia (18 milionů stupňů Fahrenheita). Rentgenové observatoře ve vesmíru byly schopny toto vše vidět až do vzdálenosti asi desetiny světelného roku od samotné díry.
Pohled na Sgr A* a supermasivní černou díru nacházející se 26 000 světelných let od Země v centru Mléčné dráhy. Poděkování: Chandra Telescope, NASA.
Ale v několika světelných letech od díry je také obrovské množství „studeného“ plynného vodíku. Tento plyn je pouze studený ve srovnání s jiným plynem. Je to asi 10 000 stupňů Celsia (18 000 stupňů Fahrenheita). Jaký přínos pro prostředí černých děr tento chladnější plyn přinesl, nebylo známo. Až teď.
'Doufáme, že tato nová pozorování ALMA pomohou černé díře vzdát se některých ze svých tajemství.'
Elena Murchikova, hlavní autorka článku, astrofyzička na Institute for Advanced Study v Princetonu, New Jersey.
Nová studie využívající Atacama Large Millimeter/Sub-Millimeter Array (ALMA) nám nyní poskytla náš první snímek tohoto studeného tělesa plynu. Jejich dokument popisující tuto práci se objeví v 6. červnu v Nature. Takhle to udělali.
V blízkosti středu galaxie je dostatek záření, aby atomy vodíku ztratily své elektrony. Pak je znovu získávají v probíhajícím cyklu. Když tak učiní, rekombinace uvolní energii v určitém signálu o milimetrové vlnové délce. Tento signál může cestovat až na Zemi s velmi malou ztrátou signálu.
Tři misky, které tvoří Atacama Large Millimeter/submillimter Array (ALMA). Obrazový kredit: H. Calderón – ALMA (ESO/NRAO/NAOJ)
ALMA je velmi jemný stroj, výkonný a citlivý a dokáže se naladit na tento specifický signál. Astronomové použili tuto sílu a citlivost k vytvoření vůbec prvního snímku disku chladného plynu ve vzdálenosti pouhé jedné setiny světelného roku od Sag. A*. Jejich pozorování umožnilo astronomům zmapovat umístění tohoto oblaku a také sledovat jeho pohyb. Změřili také velikost vodíkového mraku, který obsahuje asi jednu desetinu hmotnosti Jupitera nebo desetitisícinu hmotnosti Slunce.
'Byli jsme první, kdo zobrazil tento nepolapitelný disk a studoval jeho rotaci.'
Elena Murchikova, hlavní autorka článku, astrofyzička na Institute for Advanced Study v Princetonu, New Jersey.
The Dopplerův jev přichází do hry také. Jak signál z rekombinace vodíku putuje k Zemi, jeho frekvence se posouvá do modřejší části spektra. Mapováním těchto posunů byli astronomové schopni vidět, že prstenec plynu rotuje kolem černé díry.
Snímek ALMA disku chladného vodíkového plynu proudícího kolem supermasivní černé díry ve středu naší galaxie. Barvy představují pohyb plynu vzhledem k Zemi: červená část se vzdaluje, takže rádiové vlny detekované ALMA jsou mírně roztaženy nebo posunuty do „červenější“ části spektra; modrá barva představuje plyn pohybující se směrem k Zemi, takže rádiové vlny jsou mírně zmačkané nebo posunuté do „modřejší“ části spektra. Zaměřovací kříž ukazuje umístění černé díry. Kredit obrázku:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), E.M. Murčiková; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello
Vzhledem k tomu, že prostředí kolem černé díry je tak chaotické, dá hodně práce pochopit vše, co se tam děje. Tyto informace vědcům pomohou porozumět tomuto prostředí a tomu, jak černá díra spotřebovává hmotu.
'Byli jsme první, kdo zobrazil tento nepolapitelný disk a studoval jeho rotaci,' řekla Elena Murchikova, členka astrofyziky na Institute for Advanced Study v Princetonu v New Jersey a hlavní autorka článku. 'Také zkoumáme akreci na černé díře.' To je důležité, protože toto je naše nejbližší supermasivní černá díra. Přesto stále dobře nerozumíme tomu, jak jeho narůstání funguje. Doufáme, že tato nová pozorování ALMA pomohou černé díře vzdát se některých ze svých tajemství.“