Detta visar en stillbild av det supermassiva svarta hålet Sagittarius A*, sett av Event Horizon Collaboration (EHT), med en konstnärsillustration som indikerar var modelleringen av ALMA-data förutsäger att den heta punkten kommer att vara och dess bana runt det svarta hålet . Kredit:EHT Collaboration, ESO/M. Kornmesser (Erkännande:M. Wielgus)
Med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) har astronomer upptäckt tecken på en "hot spot" som kretsar kring Skytten A*, det svarta hålet i mitten av vår galax. Fyndet hjälper astronomer att bättre förstå den gåtfulla och dynamiska miljön i vårt supermassiva svarta hål.
"Vi tror att vi tittar på en het gasbubbla som glider runt Skytten A* på en omloppsbana som liknar den för planeten Merkurius, men som gör en hel slinga på bara cirka 70 minuter. Detta kräver en uppblåsande hastighet på ca. 30 % av ljusets hastighet", säger Maciek Wielgus från Max Planck Institute for Radio Astronomy i Bonn, Tyskland, som ledde studien som publicerades idag i Astronomy &Astrophysics .
Observationerna gjordes med ALMA i de chilenska Anderna – ett radioteleskop som samägs av European Southern Observatory (ESO) – under en kampanj av Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration för att avbilda svarta hål. I april 2017 kopplade EHT samman åtta befintliga radioteleskop över hela världen, inklusive ALMA, vilket resulterade i den nyligen släppta första bilden någonsin av Skytten A*. För att kalibrera EHT-data använde Wielgus och hans kollegor, som är medlemmar i EHT Collaboration, ALMA-data som registrerats samtidigt med EHT-observationerna av Skytten A*. Till lagets förvåning fanns det fler ledtrådar till det svarta hålets beskaffenhet gömt i ALMA-mätningarna.
Av en slump gjordes några av observationerna kort efter att en explosion eller flamma av röntgenenergi sänds ut från galaxens centrum, som upptäcktes av NASA:s Chandra Space Telescope. Den här typen av bloss, som tidigare observerats med röntgen- och infraröda teleskop, tros vara förknippade med så kallade "hot spots", heta gasbubblor som kretsar mycket snabbt och nära det svarta hålet.
"Vad som är riktigt nytt och intressant är att sådana bloss hittills endast tydligt förekommit i röntgen- och infraröda observationer av Skytten A*. Här ser vi för första gången en mycket stark indikation på att kretsande hot spots också finns i radio observationer", säger Wielgus, som också är knuten till Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polen och Black Hole Initiative vid Harvard University, USA.
"Kanske är dessa heta fläckar som upptäcks vid infraröda våglängder en manifestation av samma fysiska fenomen:när infrarödavgivande hot spots svalnar blir de synliga vid längre våglängder, som de som observerats av ALMA och EHT", tillägger Jesse Vos, en Ph.D. student vid Radboud University, Nederländerna, som också var involverad i denna studie.
Längorna troddes länge komma från magnetiska interaktioner i den mycket heta gasen som kretsar mycket nära Skytten A*, och de nya fynden stöder denna idé. "Nu hittar vi starka bevis för ett magnetiskt ursprung för dessa flare och våra observationer ger oss en ledtråd om processens geometri. De nya data är oerhört användbara för att bygga en teoretisk tolkning av dessa händelser", säger medförfattaren Monika Mościbrodzka från Radbouds universitet.
ALMA tillåter astronomer att studera polariserad radioemission från Sagittarius A*, som kan användas för att avslöja det svarta hålets magnetfält. Teamet använde dessa observationer tillsammans med teoretiska modeller för att lära sig mer om bildandet av hot spot och miljön den är inbäddad i, inklusive magnetfältet runt Skytten A*. Deras forskning ger starkare begränsningar för formen på detta magnetfält än tidigare observationer, vilket hjälper astronomer att avslöja naturen hos vårt svarta hål och dess omgivningar.
Observationerna bekräftar några av de tidigare upptäckterna som GRAVITY-instrumentet gjort vid ESO:s Very Large Telescope (VLT), som observerar i infrarött. Data från GRAVITY och ALMA tyder båda på att blossen har sitt ursprung i en gasklump som virvlar runt det svarta hålet med cirka 30 % av ljusets hastighet i en medurs riktning på himlen, med den heta punktens omloppsbana nästan vänd mot .
"I framtiden borde vi kunna spåra hot spots över frekvenser med hjälp av koordinerade multivåglängdsobservationer med både GRAVITY och ALMA - framgången för en sådan strävan skulle vara en verklig milstolpe för vår förståelse av fysiken hos flares i det galaktiska centret", säger Ivan Marti-Vidal från University of València i Spanien, medförfattare till studien.
Teamet hoppas också att direkt kunna observera de kretsande gasklumparna med EHT, att undersöka allt närmare det svarta hålet och lära sig mer om det. "Förhoppningsvis kommer vi en dag att vara bekväma med att säga att vi "vet" vad som händer i Skytten A*," avslutar Wielgus.
Denna forskning presenterades i artikeln "Orbital motion near Sagittarius A*—Constraints from polarimetric ALMA observations" för att visas i Astronomy &Astrophysics . + Utforska vidare
