Prachový oblak u černé díry ve středu naší Galaxie neboli Mléčné dráhy

Pozorování provedená dalekohledem VLT potvrzují, že objekt G2 je kompaktní a přežil blízký průlet

Dosud nejlepší pozorování prachového oblaku G2 potvrzují, že v květnu 2014 prošel nejbližším bodem své dráhy kolem superhmotné černé díry v srdci naší Galaxie, a že tento 'manévr' přežil. Nové výsledky získané pomocí dalekohledu ESO/VLT ukazují, že zřejmě nedošlo k významnému protažení objektu a že je tedy poměrně kompaktní. S největší pravděpodobností se jedná o mladou hvězdu, jejíž hmotné jádro stále shromažďuje okolní hmotu. Zatím nebyla zaznamenána žádná známka zvýšené aktivity černé díry.

Uprostřed naší Galaxie leží supermasivní černá díra o hmotnosti 4 milionů Sluncí. Kolem ní obíhá malá skupina jasných hvězd a také záhadný prachový oblak známý pod označením G2. Astronomové měli v uplynulých několika letech příležitost sledovat jeho pohyb směrem k černé díře. K nejbližšímu přiblížení mělo podle předpovědi dojít v květnu 2014.

Předpokládalo se, že slapové působení v této oblasti s velmi silným gravitačním polem roztrhá oblak na kusy a roztáhne ho podél oběžné dráhy. Část hmoty mohla dokonce skončit ve chřtánu černé díry a způsobit její náhlé zjasnění i další efekty doprovázející 'stolování bestie'. Kvůli studiu tohoto unikátního jevu byla oblast kolem středu Galaxie v posledních několika letech velmi pečlivě sledována mnoha astronomy a dalekohledy na celém světě.

Čtěte také: Černá díra v centru Galaxie; VLT sleduje v reálném čase přiblížení oblaku…

Andreas Eckart (University of Cologne, Německo) a jeho tým pozorovali oblast pomocí dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) [1] mnoho let včetně posledního kritického období od února do září 2014, tedy v době před a po průchodu oblaku periastrem černé díry v květnu 2014. Tato nejnovější pozorování jsou v dobré shodě se staršími daty získanými pomocí dalekohledu Keck na Havaji [2].

Záběry pořízené v infračerveném oboru elektromagnetického záření zachycují vyzařování vodíku a ukazují, že oblak byl kompaktní před přiblížením k černé díře a zůstal kompaktní i po průchodu peristrem své dráhy.

Kromě toho že přístroj SINFONI, pracující ve spojení s dalekohledem VLT, pořídil velmi detailní snímky tohoto oblaku, umožnil také rozložit jeho světlo na jednotlivé složky spektra. Na základě jeho analýzy bylo možné změřit rychlost pohybu oblaku [3]. Před nejtěsnějším přiblížením se oblak pohyboval směrem od Země rychlostí asi 10 milionů kilometrů za hodinu. Po průchodu periastrem bylo naměřeno naopak přibližování rychlostí asi 12 milionů kilometrů za hodinu.

Florian Peissker (PhD student, University of Cologne, Německo), který získal většinu pozorování, říká: "Byla to fantastická zkušenost sedět u dalekohledu a vidět jak data přicházejí v reálném čase." Monica Valencia-S. (post-doc. Vědecká pracovnice na University of Cologne), která se následně podílela na náročném zpracování dat, dodává: "Bylo udivující spatřit, že vyzařování prachového oblaku zůstalo stejně kompaktní po průchodu periastrem černé díry, jako bylo před tím."

Ačkoli starší pozorování naznačovala, že objekt G2 by se mohl protahovat, nové snímky tento předpoklad nepotvrdily. Nebylo pozorováno žádné významné protažení ani se neprojevil rozptyl v rychlosti pohybu hmoty, který by tomu nasvědčoval.

Kromě dat z přístroje SINFONI pořídili členové týmu také dlouhou sérii doplňujících pozorování polarizace světla přicházejícího přímo z oblasti superhmotné černé díry, a to pomocí přístroje NACO rovněž na dalekohledu VLT. Tato dosud nejlepší pozorování svého druhu odhalila, že chování hmoty pohlcované černou dírou je velmi stabilní, a zatím nebylo nijak narušeno příchodem hmoty spojené s oblakem G2.

Chabá odezva na extrémní gravitační slapové působení v takto malé vzdálenosti od černé díry jasně naznačuje, že prachový oblak spíše obklopuje hustější objekt s hmotným jádrem, než aby se jednalo o volně se pohybující útvar. Tento závěr rovněž podporuje fakt, že se zatím nepodařilo pozorovat odezvu černé díry na přísun nové hmoty, což by vedlo k jejímu zjasnění a celkovému zvýšení aktivity.

Andreas Eckart shrnuje dosavadní výsledky takto: "Když se díváme na poslední data obzvláště z období roku 2014, kdy se odehrálo nejtěsnější přiblížení oblaku k černé díře, nemůžeme potvrdit žádné významné protažení útvaru. Rozhodně se nachová jako prachový oblak bez jádra. Myslíme si, že jde o mladou hvězdu zahalenou v prachu."

Poznámky

[1] Jedná se o velmi obtížná pozorování, jelikož celá oblast je skryta za hustými oblaky prachu, což vyžaduje využití infračerveného záření. Navíc k jevům dochází velmi blízko samotné černé díry, a pro získání snímků s dostatečným rozlišením je potřeba použít dalekohledů s adaptivní optikou. Členové tohoto týmu využili přístroj SINFONI pracující ve spojení s dalekohledem ESO/VLT a rovněž monitorovali aktivitu černé díry pomocí přístroje NACO.

[2] Pozorování provedená pomocí VLT byla detailnější (neboť využila kratších vlnových délek), k dispozici byla rovněž měření rychlostí získaná přístrojem SINFONI a polarizace s využitím přístroje NACO.

[3] Jelikož oblak se vzhledem k Zemi pohybuje - před průchodem periastrem černé díry se vzdaloval, nyní se přibližuje - mění se díky Dopplerovu jevu (Doppler shift) pozorovaná vlnová délka světla. Tuto změnu je možné změřit pomocí citlivých spektrografů jako je SINFONI. Stejný přístroj je rovněž možné použít ke zjištění rozptylu rychlostí hmoty, který bychom očekávali, pokud by došlo k protažení oblaku podél oběžné dráhy, tak jak se původně očekávalo.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku "Monitoring the Dusty S-Cluster Object (DSO/G2) on its Orbit towards the Galactic Center Black Hole" autorů M. Valencia-S. a kol., který byl publikován ve vědeckém časopise Astrophysical Journal Letters.

Složení týmu: M. Valencia-S. (Physikalisches Institut der Universität zu Köln, Německo), A. Eckart (Universität zu Köln; Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Německo [MPIfR]), M. Zajacek (Universität zu Köln; MPIfR; Astronomical Institute of the Academy of Sciences Prague, Česká republika), F. Peissker (Universität zu Köln), M. Parsa (Universität zu Köln), N. Grosso (Observatoire Astronomique de Strasbourg, Francie), E. Mossoux (Observatoire Astronomique de Strasbourg), D. Porquet (Observatoire Astronomique de Strasbourg), B. Jalali (Universität zu Köln), V. Karas (Astronomical Institute of the Academy of Sciences Prague), S. Yazici (Universität zu Köln), B. Shahzamanian (Universität zu Köln), N. Sabha (Universität zu Köln), R. Saalfeld (Universität zu Köln), S. Smajic (Universität zu Köln), R. Grellmann (Universität zu Köln), L. Moser (Universität zu Köln), M. Horrobin (Universität zu Köln), A. Borkar (Universität zu Köln), M. García-Marín (Universität zu Köln), M. Dovciak (Astronomical Institute of the Academy of Sciences Prague), D. Kunneriath (Astronomical Institute of the Academy of Sciences Prague), G. D. Karssen (Universität zu Köln), M. Bursa (Astronomical Institute of the Academy of Sciences Prague), C. Straubmeier (Universität zu Köln) and H. Bushouse (Space Telescope Science Institute, Baltimore, Maryland, USA).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile.

ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu.

ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy - VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra.

ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane "největším okem hledícím do vesmíru".

Odkazy

• odborný článek
• snímky dalekohledu VLT

Kontakty

Viktor Votruba
národní kontakt
Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika
Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba
překlad
Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika
Email: jsrba@astrovm.cz

Andreas Eckart
University of Cologne
Cologne, Germany
Email: eckart@ph1.uni-koeln.de

Monica Valencia-S.
University of Cologne
Cologne, Germany
Email: mvalencias@ph1.uni-koeln.de

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Další související články: