Astronomer registrerer varm gasboble, der hvirvler rundt i Mælkevejens supermassive sorte hul

Ved at bruge Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) har astronomer set tegn på et "hot spot", der kredser om Sagittarius A*, det sorte hul i midten af ​​vores galakse. Fundet hjælper astronomer med bedre at forstå det gådefulde og dynamiske miljø i vores supermassive sorte hul.

"Vi tror, ​​at vi ser på en varm gasboble, der glider rundt om Skytten A* på en bane, der svarer til planeten Merkurs, men laver en hel sløjfe på kun omkring 70 minutter. Dette kræver en hastighed på ca. 30 % af lysets hastighed," siger Maciek Wielgus fra Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn, Tyskland, som ledede undersøgelsen offentliggjort i dag i Astronomy &Astrophysics .

Observationerne blev foretaget med ALMA i de chilenske Andesbjerge - et radioteleskop, der ejes af European Southern Observatory (ESO) - under en kampagne fra Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration for at afbilde sorte huller. I april 2017 koblede EHT sammen otte eksisterende radioteleskoper verden over, inklusive ALMA, hvilket resulterede i det for nyligt udgivne første billede af Skytten A*. For at kalibrere EHT-dataene brugte Wielgus og hans kolleger, som er medlemmer af EHT-samarbejdet, ALMA-data optaget samtidig med EHT-observationerne af Skytten A*. Til holdets overraskelse var der flere ledetråde til arten af ​​det sorte hul gemt i ALMA-kun-målingerne.

Ved et tilfælde blev nogle af observationerne foretaget kort efter, at et udbrud eller opblussen af ​​røntgenenergi blev udsendt fra centrum af galaksen, som blev opdaget af NASAs Chandra-rumteleskop. Disse former for udbrud, der tidligere er observeret med røntgen- og infrarøde teleskoper, menes at være forbundet med såkaldte "hot spots", varme gasbobler, der kredser meget hurtigt og tæt på det sorte hul.

"Hvad der er virkelig nyt og interessant er, at sådanne udbrud hidtil kun var tydeligt til stede i røntgen- og infrarøde observationer af Skytten A*. Her ser vi for første gang en meget stærk indikation af, at kredsende hot spots også er til stede i radioen. observationer," siger Wielgus, som også er tilknyttet Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polen og Black Hole Initiative ved Harvard University, U.S..

"Måske er disse hot spots, der detekteres ved infrarøde bølgelængder, en manifestation af det samme fysiske fænomen:Når infrarødemitterende hot spots afkøles, bliver de synlige ved længere bølgelængder, som dem observeret af ALMA og EHT," tilføjer Jesse Vos, en Ph.D. studerende ved Radboud University, Holland, som også var involveret i denne undersøgelse.

Udbrudene blev længe antaget at stamme fra magnetiske interaktioner i den meget varme gas, der kredser meget tæt på Skytten A*, og de nye resultater understøtter denne idé. "Nu finder vi stærke beviser for en magnetisk oprindelse af disse flares, og vores observationer giver os et fingerpeg om processens geometri. De nye data er yderst hjælpsomme til at opbygge en teoretisk fortolkning af disse begivenheder," siger medforfatter Monika Mościbrodzka fra Radboud Universitet.

ALMA giver astronomer mulighed for at studere polariseret radioemission fra Sagittarius A*, som kan bruges til at afsløre det sorte huls magnetfelt. Holdet brugte disse observationer sammen med teoretiske modeller til at lære mere om dannelsen af ​​hot spot og det miljø, det er indlejret i, herunder magnetfeltet omkring Skytten A*. Deres forskning giver stærkere begrænsninger på formen af ​​dette magnetiske felt end tidligere observationer, hvilket hjælper astronomer med at afdække naturen af ​​vores sorte hul og dets omgivelser.

Observationerne bekræfter nogle af de tidligere opdagelser, som GRAVITY-instrumentet har gjort ved ESO's Very Large Telescope (VLT), som observerer i det infrarøde. Dataene fra GRAVITY og ALMA antyder begge, at blusset stammer fra en gasklump, der hvirvler rundt om det sorte hul med omkring 30 % af lysets hastighed i en retning med uret på himlen, hvor kredsløbet om det varme punkt er næsten vendt mod .

"I fremtiden burde vi være i stand til at spore hot spots på tværs af frekvenser ved hjælp af koordinerede multibølgelængdeobservationer med både GRAVITY og ALMA - succesen med en sådan bestræbelse ville være en sand milepæl for vores forståelse af fysikken bag flares i det galaktiske center," siger Ivan Marti-Vidal fra University of València i Spanien, medforfatter af undersøgelsen.

Holdet håber også at være i stand til direkte at observere de kredsende gasklumper med EHT, for at sondere stadig tættere på det sorte hul og lære mere om det. "Forhåbentlig vil vi en dag være trygge ved at sige, at vi 'ved', hvad der foregår i Skytten A*," slutter Wielgus.

Denne forskning blev præsenteret i papiret "Orbital motion near Sagittarius A*—Constraints from polarimetric ALMA observations" for at blive vist i Astronomy &Astrophysics . + Udforsk yderligere

Undersøgelse af det supermassive sorte hul i vores galakse