Observatoř ALMA zachytila poprvé kruh materiálu rotující kolem supermasivní černé díry

26. 03. 2018

Černé díry Galaxie ALMA

Astronomům se podařilo zachytit rádiovou observatoří ALMA rotující oblaka plynů v bezprostředním okolí supermasivní černé díry v centru galaxie M77. Objekt svým tvarem připomíná donut a výsledky pozorování poprvé jasně ukazují jeho rotaci kolem středu, ve kterém je černá díra. Celá struktura má 20 světelných let napříč a má vědcům přiblížit vztah mezi supermasivními černými děrami a jejich mateřskými galaxiemi. Výsledky výzkumu vedeného Masatoshi Imanishim byly publikovány v únorovém čísle magazínu the Astrophysical Journal Letters.

Galaxie M77

V centru galaxie M77 dřímá supermasivní černá díra obklopená rotujícími oblaky plynů. Žlutá struktura na tomto snímku ukazuje oblast zahrnující asi 700 světelných let v jejímž středu se nachází černá díra obklopená hustým rotujícím materiálem.

Image credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Imanishi et al., NASA/ESA Hubble Space Telescope and A. van der Hoeven

M77 (Messier 77) je galaxie vzdálená 47 milionů světelných let s aktivním galaktickým jádrem. Kolem supermasivní černé díry ve středu této galaxie je velké množství materiálu, který padá na její povrch a generuje intenzivní záření zachytitelné teleskopy. I když tuto oblast pozorovalo už mnoho astronomů a teleskopů, doposud nikdy se nepodařilo zachytit rotaci materiálu v bezprostřední blízkosti černé díry.


Na snímku je vidět materiál, který obklopuje černou díru v jádru galaxie M77. Na rotující útvar se zde díváme z boku, červenou barvou je vyznačena část oblaku, která se od nás rotací vzdaluje, a modrou barvou potom ta část, která se k nám přibližuje. To jasně naznačuje rotaci celého útvaru, který má napříč asi 20 světelných let.

Existence podobných útvarů byla předpovězena už před několika dekádami, doposud však chyběla přímá pozorování podobných útvarů. Hmota, která byla zachycena gravitací masivních černých děr, do nich nepadá přímo, ale rotuje kolem jejich horizontu události a nabírá vysokých rychlostí. Podle astrofyziků je právě tento materiál, těsně před pohlcením černou dírou, zodpovědný za projevy aktivních galaktických jader a jen díky jemu lze supermasivní černé díry na obrovskou vzdálenost pozorovat. Samotná černá díra však nadále zůstává "černá" a nelze pozorovat, protože světlo z ní kvůli obrovské gravitaci nedokáže uniknout.

Odborníci už delší dobu pozorují, že čím větší galaxie, tím větší je supermasivní díra v jejím středu. Doposud však neví, zda je černá díra tak velká, protože je velká galaxie, nebo je tomu naopak. Pozorování chování materiálu v bezprostřední blízkosti těchto objektů by jim mohlo dát odpověď na tuto otázku.

Kromě pohybu identifikovala observatoř ALMA také některé molekuly, které tvoří útvar rotující kolem černé díry. Jde zejména o kyanovodík a ionty formylu, které emitují mikrovlnné záření zachytitelné radioteleskopy pouze v hustých plynech, což dál přibližuje strukturu materiálu v jádru M77.

Astronomové budou bezpochyby dál hledat podobné útvary a sbírat informace o jejich chování na jiných místech ve vesmíru. Observatoř ALMA je pro toto bádání ideálním nástrojem, svou citlivostí dokáže rozeznat podobné útvary na velkou vzdálenost.