Astronomowie wykryli bąbel gorącego gazu wirujący wokół supermasywnej czarnej dziury w Drodze Mlecznej

Przy pomocy Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) astronomowie dostrzegli oznaki „gorącej plamy” na orbicie wokół Sagittarius A*, czarnej dziury w centrum naszej galaktyki. Odkrycie pomoże w lepszym zrozumieniu enigmatycznego i dynamicznego środowiska wokół naszej supermasywnej czarnej dziury.

Sądzimy, że patrzymy na gorący bąbel gazu kręcący się wokół Sagittarius A* na orbicie podobnej rozmiarem do orbity jaką ma planeta Merkury, ale dokonujący pełnego okrążenia w zaledwie około 70 minut. To wymaga oszałamiającej prędkości około 30% prędkości światła!mówi Maciek Wielgus z Max Planck Institute for Radio Astronomy w Bonn (Niemcy) i Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN (Warszawa), który kierował badaniami opublikowanymi dzisiaju w Astronomy & Astrophysics.

Obserwacje zostały przeprowadzone przy pomocy ALMA w chilijskich Andach – radioteleskopu, które współwłaścicielem jest Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) – w ramach projektu Teleskop Horyzontu Zdarzeń (ang. Event Horizon Telescope, EHT) mającego na celu uzyskiwanie obrazów czarnych dziur. W kwietniu 2017 roku w EHT połączona razem osiem istniejących radioteleskopów na całym świecie, w tym ALMA, uzyskując w efekcie niedawno opublikowany pierwszy w historii obraz Sagittarius A*. Aby skalibrować dane EHT, Wielgus i jego współpracownicy z EHT Collaboration, używali danych ALMA rejestrowanych jednocześnie z obserwacjami Sagittarius A* prowadzonymi przez EHT. Ku zaskoczeniu zespołu, w pomiarach ALMA znaleziono więcej ukrytych wskazówek dotyczących natury czarnej dziury.

Przez przypadek cześć obserwacji wykonano krótko po wybuchu lub rozbłysku promieniowania X wyemitowanego z centrum naszej galaktyki, dostrzeżonego przez Kosmiczny Teleskop Chandra należący do NASA. Uważa się, że ten rodzaj rozbłysków, obserwowanych wcześniej przez teleskopy rentgenowskie i podczerwone, ma związek z tak zwanymi „gorącymi plamami”, czyli bąblami gorącego gazu, które krążą po orbicie bardzo szybko i bardzo blisko czarnej dziury.

Sądzimy, że patrzymy na gorący bąbel gazu kręcący się wokół Sagittarius A* na orbicie podobnej rozmiarem do orbity jaką ma planeta Merkury, ale dokonujący pełnego okrążenia w zaledwie około 70 minut. To wymaga „To co jest naprawdę nowe i interesujące, to kwestia, że tego typu rozbłyski były do tej pory wyraźnie widoczne jedynie w rentgenowskich i podczerwonych obserwacjach Sagittarius A*. Natomiast tutaj po raz pierwszy widzimy bardzo silne wskazania, że orbitujące gorące plamy dostępne są też do obserwacji radiowych.mówi Wielgus, który ma także dodatkową afiliację Black Hole Initiative na Harvard University (USA).oszałamiającej prędkości około 30% prędkości światła!

Być może te gorące plamy wykryte na falach podczerwonych są manifestacją tego samego zjawiska fizycznego: gdy emitujący w podczerwieni gorące plamy ochładzają się, stają się dostrzegalne na dłuższych falach, tak jak przypadki zaobserwowane przez ALMA i EHT.dodaje Jesse Vos, doktorant na Radboud University (Holandia), który również był zaangażowany w badania.

Od dawna uważano, że rozbłyski te pochodzą od interakcji magnetycznych w bardzo gorącym gazie krążącym bardzo blisko Sagittarius A*, a nowe wyniki wspierają tę koncepcję. „Teraz mamy mocny dowód na magnetyczne pochodzenie tych rozbłysków, a nasze obserwacje dają wskazówki na temat geometrii całego procesu. Nowe dane są niesamowicie pomocne w tworzeniu teoretycznych interpretacji omawianych wydarzeń” mówi współautorka Monika Mościbrodzka z Radboud University.

ALMA pozwala astronomom na badania spolaryzowanej emisji radiowej z Sagittarius A*, których można używać do odkrycia tajemnic pola magnetycznego czarnej dziury. Zespół wykorzystał te obserwacje razem z modelami teoretycznymi do dowiedzenia się więcej o formowaniu się gorącej plamy i otoczeniu, w którym jest zanurzona, w tym o polu magnetycznym wokół Sagittarius A*. Badania te dostarczają silniejszych ograniczeń kształtu pola magnetycznego niż wcześniejsze obserwacje, co pomoże astronomom w odkryciu natury czarnej dziury i jej otoczenia

Obserwacje potwierdzają niektóre z wcześniejszych odkryć dokonanych instrumentem GRAVITY na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) należącym do ESO, który obserwuje w podczerwieni. Dane z GRAVITY i ALMA razem sugerują, że rozbłysk pochodzi z obłoku gazu wirującego wokół czarnej dziury z około 30% prędkości światła w kierunku na niebie zgodnym z ruchem wskazówek zegara, z orbitą gorącej plamy ustawioną do nas w widoku prawie „z góry”.

W przyszłości powinniśmy być w stanie śledzić gorące plamy na różnych częstotliwościach, korzystając z koordynowanych obserwacji na wielu długościach fali przez GRAVITY i ALMA — sukces takiego przedsięwzięcia będzie prawdziwym kamieniem milowym dla naszego zrozumienia fizyki rozbłysków z centrum Galaktyki.mówi Ivan Marti-Vidal z University of València (Hiszpania), współautor badań.

Zespół badawczy ma także nadzieję, że będzie w stanie bezpośrednio obserwować orbitujące obłoki gazu przy pomocy EHT, aby sondować coraz bliżej czarnej dziury i dowiedzieć się więcej na jej temat.

Mam nadzieję, że pewnego dnia będzie mogli powiedzieć, że ‘wiemy’ co się dzieje w Sagittarius A*podsumowuje Wielgus.
info: ESO

ESO VLT skupił się na Messier 61

Używając instrumentu Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na należącym do ESO Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Chile, astronomowie wykonali oszałamiający obraz galaktyki spiralnej z poprzeczką Messier 61.

Messier 61 znajduje się w odległości około 52,5 miliona lat świetlnych w gwiazdozbiorze Panny. Galaktyka ma jasność widoczną 10,2 magnitudo, jest najłatwiej dostrzeżona w maju i może być obserwowana za pomocą małego teleskopu. Messier 61 jest mniej więcej wielkości naszej Galaktyki Mlecznej Drogi, o średnicy około 100 000 lat świetlnych.

Znana również jako M61, NGC 4303, LEDA 40001 i IRAS 12194+0444, została odkryta 5 maja 1779 roku przez włoskiego astronoma Barnaba Oriani. Francuski astronom Charles Messier zauważył ją tej samej nocy co Oriani, ale pomylił galaktykę z przelatującą kometą.

Messier 61 jest jednym z największych galaktycznych członków Gromady w Pannie.tłumaczą astronomowie ESO.

Będąc tak zwaną galaktyką z rozbłyskiem gwiazd, rodzi się niezwykle duża liczba gwiazd i jest wykorzystywana przez astronomów jako laboratorium do lepszego zrozumienia fascynujących zjawisk powstawania gwiazd. Gwiazdy powstają, gdy zapadają się chmury gazu. Energetyczne promieniowanie z nowo narodzonych gwiazd ogrzeje i zjonizuje otaczający pozostały gaz. Zjonizowany gaz będzie świecił, działając jak latarnia morska trwającego procesu formowania się gwiazd.

Na tym oszałamiającym i przypominającym klejnot obrazie Messiera 61 ten świecący gaz można zobaczyć jako wir złota: bezpośrednie ślady rodzących się gwiazd. Złota poświata jest wynikiem połączenia obserwacji wykonanych przy różnych długościach fal światła za pomocą instrumentu MUSE na Bardzo Dużym Teleskopie ESO. Tutaj chmury gazu zjonizowanego tlenu, wodoru i siarki są pokazane odpowiednio na niebiesko, zielono i czerwono.

Czarna dziura o masie gwiazdowej odkryta w Wielkim Obłoku Magellana

Zespół międzynarodowych ekspertów, znanych z obalania odkryć dotyczących czarnych dziur, znalazł czarną dziurę o masie gwiazdowej w Wielkim Obłoku Magellana, galaktyce sąsiedniej względem naszej.

Po raz pierwszy nasz zespół, zamiast negować tego typu odkrycia, sam ogłosił odkrycie czarnej dziury.powiedział kierujący grupą Tomer Shenar.

Co więcej, badacze odkryli, że gwiazda, z której narodziła się czarna dziura, zniknęła bez żadnych oznak potężnej eksplozji. Odkrycie zostało dokonane dzięki trwającym sześć lat obserwacjom przy pomocy Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO).

„Zaleźliśmy igłę w stogu siana” mówi Shenar, który rozpoczął badania na KU Leuven w Belgii, a obecnie jest pracuje jako Marie-Curie Fellow na Amsterdam University w Holandii. Chociaż były już proponowane proponowane podobne kandydatki na czarne dziury, badacze wskazują, że tym razem jest to pierwsza „uśpiona” czarna dziura o masie gwiazdowej jednoznacznie wykryta poza naszą galaktyką.

Czarne dziury o masie gwiazdowej powstają, gdy masywne gwiazdy osiągają koniec swojego życia i zapadają się pod wpływem własnej grawitacji. W układzie podwójnym, systemie dwóch gwiazd krążących wokół siebie, proces ten pozostawia czarną dziurą na orbicie z jasną gwiazdą towarzyszącą. Czarna dziura jest „uśpiona”, jeśli nie emituje wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego, które zwykle pozwala na wykrywanie tego typu obiektów.

To niesamowite, że prawie nic nie wiemy o uśpionych czarnych dziurach, pomimo tego, że astronomowie powszechnie uważają, że takie obiekty istnieją.wyjaśnia współautor Pablo Marchant z KU Leuven.

Nowo odkryta czarna dziura jest co najmniej dziewięć razy masywniejsza od Słońca i krąży wokół gorącej, niebieskiej gwiazdy 25 razy masywniejszej od Słońca. Uśpione czarne dziury są szczególnie trudne do dostrzeżenia, gdyż nie oddziałują zbytnio ze swoim otoczeniem.

Przez ponad dwa lata szukaliśmy tego typu układów podwójnych z czarnymi dziurami. Byłam bardzo zaciekawiona, gdy usłyszałam o VFTS 243, która w mojej opinii jest najbardziej przekonującą kandydatką znalezioną do dzisiaj. mówi wskazuje współautorka Julia Bodensteiner, stażystka naukowa w ESO w Niemczech.

Aby znaleźć VFTS 243, grupa badawcza przeszukała prawie 1000 masywnych gwiazd w obszarze Mgławicy Tarantula w Wielkim Obłoku Magellana, w poszukiwaniu obiektów, które mają czarne dziura za towarzyszki. Identyfikacja towarzyszących obiektów jako czarne dziury jest ekstremalnie trudna, gdyż istnieje wiele alternatywnych możliwości.

Jako naukowiec obalający odkrycia potencjalnych czarnych dziur w ostatnich latach, byłem bardzo sceptyczny w odniesieniu do tego odkrycia.mówi Shenar.

Sceptycyzm podzielał współautor Kareem El-Badry z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian w USA, o którego Shenar nazywa „niszczycielem czarnych dziur”. „Gdy Tomer poprosił o podwójne sprawdzenie jego wyników, miałem swoje wątpliwości. Ale nie byłem w stanie znaleźć sensownego wyjaśnienia dla danych innego niż obejmującego czarną dziurę.”, wyjaśnia El-Badry.

Odkrycie dało zespołowi także unikalny wgląd w procesy, które towarzysza formowaniu się czarnych dziur. Astronomowie sądzą, że czarne dziury o masach gwiazdowych powstają, gdy zapada się jądro umierającej masywnej gwiazdy, ale pozostaje niepewne czy towarzyszy temu potężna eksplozja supernowej.

Wydaje się, że gwiazda, która uformowała czarną dziurę w VFTS 243, zapadła się całkowicie, bez oznak wcześniejszego wybuchu. Dowód na scenariusz bezpośredniego kolapsu wskazano niedawno, ale nasze badania prawdopodobnie dostarczają jednego z najlepszych bezpośrednich wskazań takiego procesu. Ma to olbrzymie konsekwencje dla pochodzenia merdżerów czarnych dziur w kosmosie.wyjaśnia Shenar.

Czarna dziura w VFTS 243 została odnaleziona na podstawie sześciu lat obserwacji Mgławicy Tarantula przy pomocy instrumentu Fibre Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES) na teleskopie VLT należącym do ESO.

Pomimo pseudonimu “policja czarnych dziur”, zespół aktywnie zachęca do badań i ma nadzieję, że praca opublikowana dzisiaj w Nature Astronomy pomoże w odkryciu innych czarnych dziur o masie gwiazdowej krążących wokół masywnych gwiazd. Przewiduje się, że tysiące takich przypadków występuje w Drodze Mlecznej i Obłokach Magellana.

Oczywiście spodziewam się, że inni badacze w tej dziedzinie uważnie przyjrzą się naszej analizie i spróbują wymyślić alternatywne modele. To bardzo ekscytujący projekt, w który można się zaangażować.podsumowuje El-Badry.
info: ESO

Znaleziono czarną dziurę skrywającą się w gromadzie gwiazd poza naszą galaktyką

Przy pomocy należącego Bardzo Dużego Teleskopu (VLT), należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), astronomowie odkryli małą czarną dziurę poza Drogą Mleczną, obserwując w jaki sposób wpływa na ruch gwiazd w swoim bliskim otoczeniu. Po raz pierwszy ten sposób detekcji został użyty do odkrycia istnienia czarnej dziury poza naszą galaktyką. Metoda ta może stać się kluczowa w poszukiwaniu ukrytych czarnych dziur w Drodze Mlecznej i sąsiednich galaktykach, a także rzucić światło na to, w jaki sposób formują się i ewoluują te tajemnicze obiekty.

Nowo znalezioną czarną dziurę zidentyfikowano w NGC 1850, gromadzie tysięcy gwiazd odległej o prawie 160 000 lat świetlnych w Wielkim Obłoku Magellana, galaktyce sąsiadującej z Drogą Mleczną.

Podobnie jak Sherlock Holmes śledził kryminalne gangi na podstawie ich błędów, szukamy każdej pojedynczej gwiazd w tej gromadzie przy pomocy szkła powiększającego w jednej ręce, próbując znaleźć dowody na istnienie czarnych dziur, ale bez obserwowanie ich bezpośrednio.mówi Sara Saracino z Astrophysics Research Institute of Liverpool John Moores University w Wielkiej Brytanii, prowadząca badania, których wyniki zaakceptowano do publikacji w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Zaprezentowane tutaj wyniki pokazują jedynie jednego z przestępców, ale skoro znaleźliśmy jednego, być może odkryjemy wielu kolejnych, w innych gromadach.dodaje.

Pierwszy “przestępca” wyśledzony przez zespół badawczy okazał się prawie 11 razy masywniejszy od Słońca. Dymiącym pistoletem, który naprowadził astronomów na ślad tej czarnej dziury był jej grawitacyjny wpływ jest okrążająca ją gwiazda o masie pięciu mas Słońca.

Astronomowie już wcześniej odnaleźli takie małe czarne dziury o masie gwiazdowej w innych galaktykach, analizując promieniowanie rentgenowskie emitowane, gdy obiekty te pochłaniają materię, albo dzięki falom grawitacyjnym generowanym, gdy czarna dziura zderza się z inną lub z gwiazdą neutronową.

informacja ESO