Nya ALMA-observationer avslöjar en aldrig tidigare skådad skiva av cool, interstellär gas lindad runt det supermassiva svarta hålet i mitten av Vintergatan. Denna dunkla skiva ger astronomer nya insikter om hur ackretionen fungerar:hävert av material på ytan av ett svart hål. Resultaten publiceras i tidskriften Natur .

Genom årtionden av studier, astronomer har utvecklat en tydligare bild av det kaotiska och trånga grannskapet som omger det supermassiva svarta hålet i mitten av Vintergatan. Vårt galaktiska centrum är cirka 26, 000 ljusår från jorden och det supermassiva svarta hålet där, känd som Skytten A* (en "stjärna"), är 4 miljoner gånger vår sols massa.

Vi vet nu att denna region är full av strövande stjärnor, interstellära dammmoln, och en stor reservoar av både fenomenalt varma och jämförelsevis kallare gaser. Dessa gaser förväntas kretsa runt det svarta hålet i en stor ansamlingsskiva som sträcker sig några tiondelar av ett ljusår från det svarta hålets händelsehorisont.

Tills nu, dock, astronomer har bara kunnat avbilda de svaga, heta delen av detta flöde av ackreterande gas, som bildar ett ungefär sfäriskt flöde och inte visade någon tydlig rotation. Dess temperatur beräknas vara blåsiga 10 miljoner grader Celsius (18 miljoner grader Fahrenheit), eller ungefär två tredjedelar av temperaturen som finns i vår sols kärna. Vid denna temperatur, gasen lyser häftigt i röntgenljus, gör att det kan studeras av rymdbaserade röntgenteleskop, ner till en skala av ungefär en tiondels ljusår från det svarta hålet.

Förutom detta heta, glödande gas, tidigare observationer med millimetervåglängdsteleskop har upptäckt ett stort lager av jämförelsevis kallare vätgas (cirka 10 tusen grader Celsius, eller 18, 000 grader Fahrenheit) inom några ljusår från det svarta hålet. Bidraget från denna kallare gas till ansamlingsflödet till det svarta hålet var tidigare okänt.

Även om vårt galaktiska centrum svarta hålet är relativt tyst, strålningen runt den är tillräckligt stark för att få väteatomer att kontinuerligt förlora och rekombinera med sina elektroner. Denna rekombination producerar en distinkt millimetervåglängdssignal, som kan nå jorden med mycket små förluster på vägen.

Med sin anmärkningsvärda känslighet och kraftfulla förmåga att se fina detaljer, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) kunde upptäcka denna svaga radiosignal och producera den första bilden någonsin av den kallare gasskivan på bara ungefär en hundradels ljusår bort (eller ungefär 1000 gånger avståndet från Jorden till solen) från det supermassiva svarta hålet. Dessa observationer gjorde det möjligt för astronomerna att både kartlägga platsen och spåra gasens rörelse. Forskarna uppskattar att mängden väte i denna svala skiva är ungefär en tiondel av Jupiters massa, eller en tiotusendel av solens massa.

Genom att kartlägga förändringarna i våglängderna för detta radioljus på grund av dopplereffekten (ljus från föremål som rör sig mot jorden förskjuts något till den "blåare" delen av spektrumet medan ljus från föremål som rör sig bort förskjuts något till den "rödare" delen ), astronomerna kunde tydligt se att gasen roterar runt det svarta hålet. This information will provide new insights into the ways that black holes devour matter and the complex interplay between a black hole and its galactic neighborhood.

"We were the first to image this elusive disk and study its rotation, " said Elena Murchikova, a member in astrophysics at the Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey, and lead author on the paper. "We are also probing accretion onto the black hole. This is important because this is our closest supermassive black hole. Even so, we still have no good understanding of how its accretion works. We hope these new ALMA observations will help the black hole give up some of its secrets."