Astronomové zkoumají magnetické pole na okraji černé díry

Vědci podílející se na programu Event Horizon Telescope (EHT), kterým se v roce 2019 podařilo získat historicky první snímek černé díry, zveřejnili nový pohled na tento extrémně hmotný objekt ležící ve středu galaxie M87 vzdálené od nás 55 milionů světelných let. Záběr zachycuje velmi blízké okolí černé díry v polarizovaném záření, což se astronomům podařilo pozorovat vůbec poprvé.

Téměř před dvěma lety byl zveřejněn první snímek černé díry v historii, který zachycuje jasnou prstencovou strukturu a tmavou centrální oblast – takzvaný stín černé díry. Od té doby se vědci sdružení ve skupině EHT collaboration snaží o podrobnější analýzu dat o tomto superhmotném objektu v srdci galaxie M87 získaných již během roku 2017. Zjistili, že značná část záření přicházejícího z okolí černé díry je polarizovaná.

Na samotný okraj černé díry

K polarizaci elektromagnetického záření dochází buď s použitím filtrů, jako například u skel slunečních brýlí, nebo v případě, že záření emituje velmi horká látka ovlivňovaná magnetickým polem. A stejně jako sluneční brýle s polarizačními skly umožňují redukovat odrazy od lesklých povrchů, mohou astronomové vylepšit svůj pohled na oblast v okolí černé díry tím, že zjistí, jak je odsud pocházející záření polarizováno. Přesněji řečeno, polarizace vědcům umožňuje mapovat strukturu siločar magnetického pole na samotném okraji černé díry.     

„Tento nový záběr obsahující informaci o polarizaci záření je klíčem k pochopení procesů, jakým magnetické pole umožňuje černé díře pohlcovat hmotu a vytvářet mohutné výtrysky,“ vysvětluje Andrew Chael z NASA Hubble Fellow a člen skupiny EHT collaboration.

Výtrysky táhnoucí se tisíce světelných let

Jasné výtrysky vystupující z jádra M87 se táhnou minimálně 5 tisíc světelných let od jejího středu a jsou jedním z nejzáhadnějších útvarů této galaxie. Většina hmoty, která se ocitne v blízkosti černé díry, je vtažena dovnitř. Určité množství částic s vysokou energií však může uniknout těsně před pohlcením a je vypuzeno daleko do okolního prostoru v podobě nápadných výtrysků – tzv. jetů.

Aby astronomové lépe pochopili tento proces, vytvořili řadu různých modelů chování hmoty v blízkosti černé díry. Stále však přesně neví, jakým způsobem centrum galaxie – velikostí srovnatelné se Sluneční soustavou – produkuje jety, které dosahují délky porovnatelné s celou galaxií, a ani to, jak přesně hmota do černé díry padá. Díky novému zpracování snímku černé díry a jejího stínu v polarizovaném záření se astronomové poprvé mohou podívat do oblasti v těsné blízkosti horizontu událostí, kde se rozhoduje o tom, zda hmota bude pohlcena nebo vyvržena pryč.

TIP: Smrt špagetifikací: Vědci zachytili poslední okamžiky hvězdy pohlcené černou dírou

Nově zpracovaná data poskytují informaci o struktuře magnetického pole na samotném okraji černé díry. A členové týmu na jejich základě zjistili, že pouze ty teoretické modely, které počítají s hmotou v silném magnetickém poli, mohou vysvětlit struktury, které pozorujeme poblíž horizontu událostí.

„Pozorování naznačují, že magnetické pole na okraji černé díry je dostatečně silné na to, aby vytlačilo horký plyn zpět a pomohlo hmotě odolat síle gravitace. Pouze plyn, který sklouzne podél magnetického pole může po spirále sestoupit až k samotnému horizontu událostí,“ vysvětluje Jason Dexter, vědecký pracovník a koordinátor pracovní skupiny EHT.