A Tejútrendszer középpontjában található fekete lyuk, a Sagittarius A* körül keringő „forró folt” nyomaira bukkantak a csillagászok az ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) antennarendszerrel. A felfedezés segítheti a szupernagy tömegű fekete lyuk rejtélyes és mozgalmas környezetének jobb megértését.
Mindössze hetven percbe telik, hogy egy kört tegyen
„Úgy gondoljuk, hogy a forró gázbuborék a Merkúréhoz hasonló méretű pályán kering a Sagittarius A* körül, egy teljes kör megtétele azonban csak 70 percig tart. Ehhez elképesztően nagy sebesség, a fényének 30%-a szükséges!” – magyarázza Maciek Wielgus, a bonni Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) munkatársa, az Astronomy & Astrophysics folyóiratban megjelent tanulmány vezető szerzője.
A felfedezést eredményező megfigyeléseket a chilei Andokban található, az ESO társtulajdonában álló ALMA antennarendszerrel végezték az Eseményhorizont Távcső (Event Horizon Telescope, EHT) Együttműködés által szervezett észlelési kampány során. 2017 áprilisában az EHT nyolc, a világ különböző helyein működő rádiótávcsövet – köztük az ALMA-t – kapcsolta össze, hogy elkészítse a Sagittarius A* első, nemrégiben nyilvánosságra hozott képét.
Az EHT együttműködésben szintén részt vevő Wielgus és munkatársai a Sagittarius A* EHT-észleléseivel párhuzamosan rögzített ALMA-adatokat használták az EHT adatainak kalibrálására. A csoport nagy meglepetésére a csak az ALMA által végzett megfigyelésekben is több, a fekete lyuk természetével kapcsolatos nyomra bukkantak.
A szerencsének köszönhetően több észlelésre közvetlenül egy, a galaxisunk középpontjában feltűnt, és a NASA Chandra-űrtávcső által is detektált röntgenfelvillanás után került sor.
Ezekről a korábban röntgen- és infravörös távcsövek által észlelt flerekről úgy gondolják, hogy azok a fekete lyuk körül, ahhoz nagyon közel és nagyon gyorsan keringő forró gázbuborékokkal, ún. „forró foltokkal” állnak kapcsolatban.
Mágneses eredetű flerek, amelyek rádióhullámokkal is hírt adnak magukról
„Az igazi újdonság és érdekesség az, hogy ezeket a flereket eddig egyértelműen csak a Sagittarius A* röntgen- és infravörös észleléseiben lehetett tetten érni. Most első alkalommal azonban nagyon világos jeleit láthatjuk annak, hogy a keringő forró foltok a rádiótartományban is hírt adnak magukról” – folytatja Wielgus, aki az MPIfR mellett a Nikolausz Kopernikuszról elnevezett lengyel csillagászati központ és az amerikai Harvard Egyetem BHI (Black Hole Initiative) központjának munkatársa is.
„Az infravörös hullámhosszakon és a rádiótartományban detektált forró foltok valószínűleg ugyanannak a fizikai folyamatnak a megnyilvánulásai: az infravörösben sugárzó forró foltok a hűlésük következtében hosszabb, az ALMA és az EHT által észlelhető hullámhosszakon is elkezdenek sugározni” – teszi hozzá a kutatás egyik résztvevője, Jesse Voss, a hollandiai Radboud Egyetem PhD-hallgatója.
A flerekről már régóta azt gondolják, hogy azok a Sagittarius A*-hoz nagyon közel keringő forró gázban fellépő mágneses kölcsönhatások következményei, az új felfedezés pedig megerősíti ezt az elképzelést.
„A flerek mágneses eredetének erős bizonyítékára leltünk most, az észleléseink pedig a folyamat geometriájára vonatkozó nyomokat is szolgáltattak. Az új adatok nagy segítséget jelentenek az események elméleti értelmezésében” – mondja a tanulmány egyik társszerzője, a Radboud Egyetem munkatársa, Monika Mościbrodzka.
Az ALMA-val a csillagászok a Sagittarius A* polarizált rádiósugárzását is tanulmányozhatják, amely feltárja a fekete lyuk körüli mágneses teret. A csoport az észlelések mellett elméleti modelleket is felhasznált, hogy többet tudjon meg a forró folt keletkezéséről, illetve a környezetről, amelybe beágyazódik, beleértve a Sagittarius A* körüli mágneses teret is. Munkájuk a korábbi észleléseknél erősebb korlátokat szab a mágneses tér szerkezetére vonatkozóan, segítve ezzel a csillagászokat a Galaxis szupernagy tömegű fekete lyuka és annak környezete természetének felderítésében.
A fénysebesség közel harminc százalékéval száguld a gázbuborék
A megfigyelések az ESO Nagyon Nagy Távcsöve (VLT) GRAVITY műszerével az infravörös tartományban végzett mérések néhány korábbi eredményét is megerősítik. A GRAVITY- és az ALMA-adatok is azt jelzik, hogy a flerek egy olyan gázcsomóban keletkeznek, amely a fekete lyuk körül a fénysebesség nagyjából 30%-ával kering, mégpedig az óramutató járásával megegyező irányban olyan pályán, amelyre majdnem merőlegesen látunk rá.
„Remélhetőleg a jövőben a forró foltok mozgását a GRAVITY és az ALMA koordinált észleléseivel több frekvencián is követni tudjuk. Ha ez a törekvésünk sikerrel jár, az valódi mérföldkövet jelent majd a galaktikus centrumban felvillanó flerek fizikájának megértésében” – zárja a sort Ivan Marti-Vidal, a spanyolországi Valencia egyetemének munkatársa, aki szintén társszerzője a tanulmánynak.
A csoport abban bízik, hogy az EHT-vel a keringő gázcsomók közvetlen észlelésére is lehetőségük nyílik, még közelebb kerülve így a fekete lyuk titkának megfejtéséhez. „Reméljük, egy nap nyugodtan kijelenthetjük majd, hogy »tudjuk«, mi zajlik a Sagittarius A*-ban” – vonja le a következtetést Wielgus.
