Tisková zpráva

Astronomové odhalili silné magnetické pole vířící na okraji černé díry ve středu Mléčné dráhy

27. března 2024

Nový snímek vydaný kolaborací Event Horizon Telescope (EHT) odhalil silná a organizovaná magnetická pole spirálovitě se šířící od okraje supermasivní černé díry Sagittarius A* (Sgr A*).
Toto monstrum číhající v srdci Mléčné dráhy máme poprvé možnost vidět v polarizovaném světle. Nový pohled odhalil strukturu magnetického pole nápadně podobnou struktuře černé díry v centru galaxie M87, což naznačuje, že silná magnetická pole mohou být společná všem černým dírám. Tato podobnost rovněž naznačuje, že by se v Sgr A* mohl nacházet skrytý výtrysk. Výsledky byly dnes zveřejněny v časopise The Astrophysical Journal Letters.

V roce 2022 vědci představili první snímek Sgr A* na tiskových konferencích po celém světě, včetně Evropské jižní observatoře (ESO). Přestože supermasivní černá díra ve středu Mléčné dráhy, vzdálená zhruba 27 000 světelných let od Země, je více než tisíckrát menší a lehčí než první zobrazená černá díra M87, pozorování odhalila, že obě vypadají nápadně podobně. To vědce přimělo k zamyšlení, zda mají i další společné rysy. Aby to zjistili, rozhodli se studovat Sgr A* v polarizovaném světle. Předchozí studium světla v okolí černé díry M87* odhalilo, že magnetická pole umožňují černé díře vypouštět silné výtrysky materiálu zpět do okolního prostředí. Na to navázaly tyto nové snímky odhalující, že totéž může platit i pro Sgr A*.

"Vidíme, že v blízkosti černé díry ve středu Mléčné dráhy existují silná, zatočená, uspořádaná magnetická pole," říká Sara Issaoun, fellow v programu NASA Hubble Fellowship Program Einstein Fellow v Centru pro astrofyziku | Harvard & Smithsonian, USA, a jedna z vedoucích projektu. "Tím, že Sgr A* má nápadně podobnou polarizační strukturu jako mnohem větší a silnější černá díra M87*, jsme zjistili, že silná a uspořádaná magnetická pole jsou rozhodující pro to, jak černé díry interagují s plynem a hmotou ve svém okolí."

Světlo je kmitající elektromagnetické vlnění, díky kterému vidíme objekty kolem nás. Někdy světlo kmitá jen v určitém směru a říkáme mu "polarizované". Přestože nás polarizované světlo obklopuje, pro lidské oči je nerozeznatelné od "normálního" světla. V plazmatu v okolí černých děr částice vířící kolem magnetických siločar propůjčují světlu polarizační vzor kolmý na magnetické pole. Díky tomu mohou astronomové stále detailněji sledovat dění kolem černých děr a mapovat jejich magnetické siločáry.

"Ze snímků polarizovaného světla pocházejícího z horkého a žhavého plynu v blízkosti černých děr přímo vyvozujeme strukturu a sílu magnetických polí, která se táhnou proudem plynu a hmoty, jimiž se černá díra živí a které vyvrhuje," řekl Angelo Ricarte, člen Harvard Black Hole Initiative a další vedoucí projektu. "Díky polarizovanému světlu se toho dozvídáme mnohem více o astrofyzice, vlastnostech plynu a mechanismech, které se odehrávají, když černá díra pohlcuje hmotu." 

K zobrazení černých děr v polarizovaném světle však nestačí nasadit polarizační sluneční brýle. Pro Sgr A*, která se mění tak rychle, že ji nelze zachytit v klidu, to platí dvojnásobně. Zobrazení této supermasivní černé díry vyžaduje sofistikované nástroje, které předčí dokonce i ty, jež byly dříve použity k zachycení mnohem stabilnější M87*. Vedoucí vědecký pracovník projektu EHT Geoffrey Bower z Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taipei k tomu říká: "Protože se Sgr A* během fotografování pohybuje, bylo obtížné zkonstruovat i nepolarizovaný snímek." Dodal, že první snímek Sgr A* byl z tohoto důvodu ve skutečnosti průměrem několika snímků. "Když se ukázalo, že zvládneme udělat polarizovaný snímek, byla to velká úleva. Některé modely byly totiž příliš divoké na to, aby bylo možné zkonstruovat polarizovaný obraz, ale příroda k nám naštěstí nebyla tak krutá."

Mariafelicia De Laurentis, vědecká pracovnice projektu EHT a profesorka na Neapolské univerzitě Federico II v Itálii, říká: "U vzorku dvou černých děr - s velmi rozdílnými hmotnostmi a velmi rozdílnými hostitelskými galaxiemi - je důležité určit, v čem jsou stejné a v čem se liší. Vzhledem k tomu, že obě mají nápadná magnetická pole, může se jednat o univerzální a možná základní vlastnost tohoto typu systému. Jednou z podobností mezi těmito dvěma černými dírami by mohl být výtrysk, ale zatímco v M87* jsme ho zobrazili velmi zřetelně, v Sgr A* jsme ho zatím nenašli."

S cílem pozorovat Sgr A* se podařilo propojit osm teleskopů z celého světa a vytvořit virtuální teleskop EHT o velikosti Země. Součástí sítě, která v roce 2017 provedla pozorování, byly i dva dalekohledy v severním Chile, které mají souvislost s ESO. Prvním z nich je soustava ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), v níž je ESO partnerem, a experiment APEX (Atacama Pathfinder Experiment), o který se ESO stará.

"Jako největší a nejvýkonnější z dalekohledů EHT hrála ALMA klíčovou roli při pořízení tohoto snímku," říká María Díaz Trigo, vědkyně evropského programu ALMA v ESO. "ALMA nyní projde zásadní proměnou, tzv. Wideband Sensitivity Upgrade, díky které bude ještě citlivější a důležitější pro budoucí pozorování Sgr A* a dalších černých děr v EHT."

Od roku 2017 provedla EHT několik dalších pozorování a na Sgr A* by se mělo znovu zaměřit v dubnu 2024. Každý rok se snímky zlepšují, protože EHT využívá nové dalekohledy, větší šířku pásma a nové pozorovací frekvence. Plánované rozšíření v příštím desetiletí umožní pořizovat vysoce přesné záběry Sgr A*, možná odhalí skrytý výtrysk nebo třeba podobné polarizační rysy i u jiných černých děr. Rozšíření EHT do vesmíru by pak poskytlo ostřejší snímky černých děr než kdykoli předtím.

 

Poznámky

Tento výzkum byl prezentován ve dvou článcích kolaborace EHT publikované dnes v časopise The Astrophysical Journal Letters: "First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization of the Ring" (doi: XXX) a "First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VIII.: Physical interpretation of the polarized ring" (doi: XXX). 

Kolaboraci EHT tvoří více než 300 vědců z Afriky, Asie, Evropy a Severní a Jižní Ameriky. Mezinárodní kolaborace pracuje na pořízení nejpodrobnějších snímků černých děr, jaké kdy byly získány, a to vytvořením virtuálního teleskopu o velikosti Země. S využitím značných mezinárodních investic propojuje EHT stávající teleskopy pomocí nových systémů a vytváří tak zcela nový přístroj s dosud nejvyšší dosaženou rozlišovací schopností.

Jednotlivé dalekohledy, které dohromady tvořily EHT v dubnu 2017, kdy byla pozorování uskutečněna, byly: Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), Atacama Pathfinder EXperiment (APEX), Institut de Radioastronomie Millimetrique (IRAM) 30-meter Telescope, James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT), Submillimeter Array (SMA), UArizona Submillimeter Telescope (SMT) a South Pole Telescope (SPT). Od té doby se do EHT zapojily Greenland Telescope (GLT), IRAM NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) a UArizona 12-meter Telescope  Kitt Peak.

Konsorcium EHT se skládá ze 13 institutů: Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics, University of Arizona, University of Chicago, East Asian Observatory, Goethe-Universitaet Frankfurt, Institut de Radioastronomie Millimétrique, Large Millimeter Telescope, Max Planck Institute for Radio Astronomy, MIT Haystack Observatory, National Astronomical Observatory of Japan, Perimeter Institute for Theoretical Physics, Radboud University a Smithsonian Astrophysical Observatory. 

ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je mezinárodní astronomické zařízení, jenž společně provozují ESO, U.S. National Science Foundation (NSF) a National Institutes of Natural Sciences (NINS) of Japan ve spolupráci s Chile. ALMA je financována ESO jménem jejích členských států, NSF ve spolupráci s National Research Council of Canada (NRC)  a National Science and Technology Council (NSTC) na Tchaj-wanu a NINS ve spolupráci s Academia Sinica (AS) na Tchaj-wanu a Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Výstavbu a provoz soustavy ALMA vede ESO jménem svých členských států, National Radio Astronomy Observatory (NRAO) řízená Associated Universities, Inc. (AUI) za severní Ameriku a National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) za východní Asii. The Joint ALMA Observatory (JAO) poskytuje jednotné vedení a management výstavby, plánování a provozu soustavy ALMA.

 

Odkazy

Kontakty

Sara Issaoun
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
USA
Email: sara.issaoun@cfa.harvard.edu

Angelo Ricarte
Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
USA
Email: angelo.ricarte@cfa.harvard.edu

Geoffrey Bower
EHT Project Scientist
Institute of Astronomy and Astrophysics, Academic Sinica, Taiwan
Email: gbower@asiaa.sinica.edu.tw

Mariafelicia De Laurentis
EHT Deputy Project Scientist, University of Naples Federico II
Italy
Email: mariafelicia.delaurentis@unina.it

María Diaz Trigo
ALMA Programme Scientist, European Southern Observatory
Garching bei München, Germany
Email: mdiaztri@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Mobil: +49 151 241 664 00
Email: press@eso.org

Anežka Srbljanović (press contact Česko)
ESO Science Outreach Network a Astronomical Institute of Czech Academy of Sciences
Tel.: +420 323 620 116
Email: eson-czech@eso.org

Connect with ESO on social media

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso2406. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.

O zprávě

Tiskové zpráva č.:eso2406cs
Jméno:Sagittarius A*
Typ:Milky Way : Galaxy : Component : Central Black Hole
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array

Obrázky

An orange donut-shaped object against a black background. Three blobs on the donut are particularly bright. Thin swirling lines overlaid on the donut spiral around the donut’s central hole.
A view of the Milky Way supermassive black hole Sagittarius A* in polarised light
pouze anglicky
Two orange donut-shaped objects against a black background, shown side by side. The one on the left, labeled ‘M87*’, is asymmetric, with the bottom half much brighter than the top half. The donut to the right, labeled ‘Sgr A*’, is more symmetric, but has three blobs brighter than the rest of the donut. Both donuts have thin swirling lines overlaid on them, spiraling around each donut’s central hole. A white horizontal bar, roughly as long as the diameter of the donuts and labeled ‘50 micro-arcseconds’, indicates the scale of these images.
M87* and Sgr A* side-by-side in polarised light
pouze anglicky
První snímek černé díry Sgr A* v centru Galaxie
První snímek černé díry Sgr A* v centru Galaxie
Pohled na okolí černé díry v galaxii M87 v polarizovaném záření
Pohled na okolí černé díry v galaxii M87 v polarizovaném záření
Srovnání velikostí superhmotných černých děr M87* a Sgr A*
Srovnání velikostí superhmotných černých děr M87* a Sgr A*
Polohy teleskopů tvořících síť EHT
Polohy teleskopů tvořících síť EHT
Širokoúhlý pohled na centrální část Mléčné dráhy
Širokoúhlý pohled na centrální část Mléčné dráhy
Sagittarius A* v souhvězdí Střelce
Sagittarius A* v souhvězdí Střelce

Videa

A new view of our black hole | ESO News
A new view of our black hole | ESO News
pouze anglicky
Zoom in to view the black hole at the Milky Way centre in a new light
Zoom in to view the black hole at the Milky Way centre in a new light
pouze anglicky

Our use of Cookies

We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.

You can manage your cookie preferences and find out more by visiting 'Cookie Settings and Policy'.

ESO Cookies Policy


The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.

This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.

What are cookies?

Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.

Categories of cookies we use

Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
csrftoken
XSRF protection token. We use this cookie to protect against cross-site request forgery attacks.
1st party
Stored
1 year
user_privacy
Your privacy choices. We use this cookie to save your privacy preferences.
1st party
Stored
6 months
_grecaptcha
We use reCAPTCHA to protect our forms against spam and abuse. reCAPTCHA sets a necessary cookie when executed for the purpose of providing its risk analysis. We use www.recaptcha.net instead of www.google.com in order to avoid unnecessary cookies from Google.
3rd party
Stored
6 months

Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
preferred_language
Language settings. We use this cookie to remember your preferred language settings.
1st party
Stored
1 year
ON | OFF
sessionid
ESO Shop. We use this cookie to store your session information on the ESO Shop. This is just an identifier which is used on the server in order to allow you to purchase items in our shop.
1st party
Stored
2 weeks
ON | OFF

Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.

Matomo Cookies:

This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.

On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.

ON | OFF

Matomo cookies settings:

Cookie ID/Name
Description/Purpose
Provider (1st party or 3rd party)
Browser session cookie or Stored cookie?
Duration
Settings
_pk_id
Stores a unique visitor ID.
1st party
Stored
13 months
_pk_ses
Session cookie temporarily stores data for the visit.
1st party
Stored
30 minutes
_pk_ref
Stores attribution information (the referrer that brought the visitor to the website).
1st party
Stored
6 months
_pk_testcookie
Temporary cookie to check if a visitor’s browser supports cookies (set in Internet Explorer only).
1st party
Stored
Temporary cookie that expires almost immediately after being set.

Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.

Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.

YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.

Cookies can also be classified based on the following elements.

Regarding the domain, there are:

  • First-party cookies, set by the website you are currently visiting. They are stored by the same domain that you are browsing and are used to enhance your experience on that site;
  • Third-party cookies, set by a domain other than the one you are currently visiting.

As for their duration, cookies can be:

  • Browser-session cookies, which are deleted when the user closes the browser;
  • Stored cookies, which stay on the user's device for a predetermined period of time.

How to manage cookies

Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.

In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:

Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.

You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).

Updates to the ESO Cookies Policy

The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.

Additional information

For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.

As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.