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

V roce 2022 představili vědci první snímek supermasivní černé díry Sagittarius A* (Sgr A*). 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 mimo jiné ukázala, že obě vypadají nápadně podobně. To vědce přimělo k zamyšlení, zda mají i další společné rysy a rozhodli se proto prostudovat 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. Nové snímky odhalují, že totéž může platit i pro Sgr A*. Výsledky svého pozorování vědci zveřejnili v odborném časopise The Astrophysical Journal Letters.

Podobnost čistě náhodná?

„Vidíme, že v blízkosti černé díry ve středu Mléčné dráhy existují silná, zatočená, uspořádaná magnetická pole,“ říká jedna z vedoucích projektu Sara Issaoun. „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.“

Mariafelicia De Laurentis, vědecká pracovnice projektu EHT a profesorka na Neapolské univerzitě Federico, doplňuje: „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.“

Jak se fotí neviditelné světlo

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,“ vysvětluje 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 brýle. A 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 i ty, jež byly dříve použity k zachycení mnohem stabilnější M87*. 

Na pozorování Sgr A* se podílelo osm propojených teleskopů z celého světa, které společně vytvořily virtuální teleskop EHT o velikosti Země. Od roku 2017 provedla EHT několik pozorování supermasivní černé díry Sgr A* a další je plánované na letošní duben. Každý rok se přitom snímky zlepšují, protože EHT využívá nové dalekohledy, větší šířku pásma a nové pozorovací frekvence. Očekává se, že plánované rozšíření v příštím desetiletí umožní pořizovat vysoce přesné záběry Sgr A* a možná odhalí i skrytý výtrysk nebo třeba podobné polarizační rysy i u jiných černých děr.