Tisková zpráva

První snímek černé díry se silným výtryskem

26. dubna 2023

Astronomové poprvé pozorovali na jednom snímku stín černé díry v centru galaxie Messier 87 (M87) a mohutný výtrysk, který z ní vychází. Pozorování byla provedena v roce 2018 pomocí dalekohledů Global Millimetre VLBI Array (GMVA), Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), jehož je ESO partnerem, a Greenland Telescope (GLT). Tento nový snímek pomůže astronomům lépe pochopit, jak mohou výtrysky černých děr vznikat.

Většina galaxií ukrývá ve svém středu supermasivní černou díru. Zatímco černé díry jsou známé tím, že pohlcují hmotu ve svém bezprostředním okolí, mohou také vypouštět silné výtrysky hmoty, které sahají až za hranice galaxií, v nichž se nachází. Jak černé díry vytváří tyto obrovské výtrysky je v astronomii dlouhodobým problémem. "Víme, že výtrysky vychází z okolí černých děr," říká Ru-Sen Lu z Astronomické observatoře v Šanghaji v Číně, "ale stále plně nerozumíme tomu, jak se to vlastně děje. Abychom to mohli přímo studovat, potřebujeme pozorovat výtrysk co nejblíže černé díře."

A právě to poprvé ukazuje dnes zveřejněný snímek: jak se spodní část výtrysku spojuje s hmotou vířící kolem supermasivní černé díry. Pozorovaným objektem je galaxie M87, která se nachází ve vzdálenosti 55 milionů světelných let v našem vesmírném sousedství a je domovem černé díry 6,5 miliardkrát hmotnější než Slunce. Při předchozích pozorováních se podařilo zobrazit oblast v blízkosti černé díry a výtrysk odděleně. "Tento nový snímek nám poskytuje ucelený pohled na tuto problematiku tím, že zobrazuje oblast kolem černé díry a výtrysk současně," dodává Jae-Young Kim z Kyungpook National University v Jižní Koreji a Max Planck Institute for Radio Astronomy v Německu.

Snímek byl pořízen pomocí dalekohledů GMVA, ALMA a GLT, které dohromady tvoří celosvětovou síť radioteleskopů sloužících jako virtuální dalekohled o velikosti Země. Takto rozsáhlá síť dokáže rozeznat velmi malé detaily v oblasti kolem černé díry M87.

Nový snímek ukazuje výtrysk vznikající v blízkosti černé díry a také to, co vědci nazývají stín černé díry. Jak hmota obíhá kolem černé díry, zahřívá se a vyzařuje světlo. Černá díra ohýbá a zachycuje část tohoto světla, čímž vytváří prstencovou strukturu kolem černé díry při pohledu ze Země. Temná část ve středu prstence je stín černé díry, který byl poprvé zobrazen dalekohledem Event Horizon Telescope (EHT) v roce 2017. Jak tento nový snímek, tak snímek EHT kombinují data pořízená několika radioteleskopy po celém světě. Dnes zveřejněný snímek však ukazuje rádiové světlo vyzařované na delší vlnové délce než snímek EHT: 3,5 mm namísto 1,3 mm. "Na této vlnové délce můžeme vidět, jak výtrysk vystupuje z prstence kolem centrální supermasivní černé díry," říká Thomas Krichbaum z Max Planck Institute for Radio Astronomy. 

Velikost prstence pozorovaného sítí GMVA je zhruba o 50 % větší ve srovnání se snímkem z Event Horizon Telescope. "Abychom pochopili fyzikální původ toho, proč je prstenec větší a silnější, museli jsme pomocí počítačových simulací otestovat různé scénáře," vysvětluje Keiichi Asada z Academia Sinica na Tchaj-wanu. Výsledky naznačují, že nový snímek odhaluje více materiálu padajícího směrem k černé díře, než jaký bylo možné pozorovat pomocí EHT.

Nová pozorování černé díry M87 byla provedena v roce 2018 pomocí radioteleskopu GMVA, který se skládá ze 14 radioteleskopů v Evropě a Severní Americe [1]. Kromě toho byla zapojena dvě další zařízení: Greenland Telescope a ALMA, jejímž partnerem je ESO. ALMA, skládající se z 66 antén v chilské poušti Atacama, při těchto pozorováních hrála klíčovou roli. Data získaná všemi těmito teleskopy po celém světě se kombinují pomocí techniky zvané interferometrie, která synchronizuje signály pořízené jednotlivými zařízeními. Pro zachycení skutečného tvaru astronomického objektu je však důležité, aby byly dalekohledy rozmístěny po celé Zemi. Dalekohledy GMVA jsou většinou orientovány ve směru od východu k západu, takže pro pořízení snímku bylo přidání dalekohledu ALMA na jižní polokouli nezbytné. "Díky umístění a citlivosti interferometru ALMA jsme mohli odhalit stín černé díry a zároveň nahlédnout hlouběji do záření výtrysku," vysvětluje Lu.

Budoucí pozorování pomocí této sítě dalekohledů budou nadále odhalovat, jak mohou supermasivní černé díry vypouštět silné výtrysky. "Plánujeme pozorovat oblast kolem černé díry v centru M87 na různých rádiových vlnových délkách, abychom mohli dále studovat záření výtrysku," říká Eduardo Ros z Institutu Maxe Plancka pro radioastronomii. Taková pozorování by týmu umožnila rozplést složité procesy, které se odehrávají v blízkosti supermasivní černé díry. "Nadcházející roky budou vzrušující, protože se budeme moci dozvědět více o tom, co se děje v blízkosti jedné z nejzáhadnějších oblastí ve vesmíru," uzavírá Ros.

Poznámky

[1] Součástí GMVA je i korejská VLBI Network, která však nebyla součástí tohoto pozorování.

Další informace

Tento výzkum byl publikován v článku "A ring-like accretion structure in M87 connecting its black hole and jet", Nature (doi: 10.1038/s41586-023-05843-w)

Tým se skládá z Ru-Sen Lu (Shanghai Astronomical Observatory, People’s Republic of China [Shanghai]; Key Laboratory of Radio Astronomy, People’s Republic of China [KLoRA]; Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Germany [MPIfR]), Keiichi Asada (Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taiwan, ROC [IoAaA]), Thomas P. Krichbaum (MPIfR), Jongho Park (IoAaA;  Korea Astronomy and Space Science Institute, Republic of Korea [KAaSSI]), Fumie Tazaki (Simulation Technology Development Department, Tokyo Electron Technology Solutions Ltd., Japan; Mizusawa VLBI Observatory, National Astronomical Observatory of Japan, Japan [Mizusawa]), Hung-Yi Pu (Department of Physics, National Taiwan Normal University, Taiwan, ROC; IoAaA; Center of Astronomy and Gravitation, National Taiwan Normal University, Taiwan, ROC), Masanori Nakamura (National Institute of Technology, Hachinohe College, Japan; IoAaA), Andrei Lobanov (MPIfR), Kazuhiro Hada (Mizusawa; Department of Astronomical Science, The Graduate University for Advanced Studies, Japan), Kazunori Akiyama (Black Hole Initiative at Harvard University, USA; Massachusetts Institute of Technology Haystack Observatory, USA [Haystack]; National Astronomical Observatory of Japan, Japan [NAOoJ]), Jae-Young Kim (Department of Astronomy and Atmospheric Sciences, Kyungpook National University, Republic of Korea; KAaSSI; MPIfR), Ivan Marti-Vidal (Departament d’Astronomia i Astrofísica, Universitat de València, Spain; Observatori Astronòmic, Universitat de València, Spain), Jose L. Gomez (Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC, Spain [IAA]), Tomohisa Kawashima (Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo, Japan), Feng Yuan (Shanghai; Key Laboratory for Research in Galaxies and Cosmology, Chinese Academy of Sciences, People’s Republic of China; School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, People’s Republic of China [SoAaSS]), Eduardo Ros (MPIfR), Walter Alef (MPIfR), Silke Britzen (MPIfR), Michael Bremer (Institut de Radioastronomie Millimétrique, France [IRAMF]), Avery E. Broderick (Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo, Canada [Waterloo]; Waterloo Centre for Astrophysics, University of Waterloo, Canada; Perimeter Institute for Theoretical Physics, Canada), Akihiro Doi (The Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency, Japan; Department of Space and Astronautical Science, SOKENDAI, Japan [SOKENDAI]), Gabriele Giovannini (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, Italy; Istituto di Radio Astronomia, INAF, Bologna, Italy [INAF]), Marcello Giroletti (INAF), Paul T. P. Ho (IoAaA), Mareki Honma (Mizusawa; Hachinohe; Department of Astronomy, The University of Tokyo, Japan), David H. Hughes (Instituto Nacional de Astrofísica, Mexico), Makoto Inoue (IoAaA), Wu Jiang (Shanghai), Motoki Kino (NAOoJ; Kogakuin University of Technology and Engineering, Japan), Shoko Koyama (Niigata University, Japan; IoAaA), Michael Lindqvist (Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Sweden [Chalmers]), Jun Liu (MPIfR), Alan P. Marscher (Institute for Astrophysical Research, Boston University, USA), Satoki Matsushita (IoAaA), Hiroshi Nagai (NAOoJ; SOKENDAI), Helge Rottmann (MPIfR), Tuomas Savolainen (Department of Electronics and Nanoengineering, Aalto University, Finland; Metsähovi Radio Observatory, Finland [Metsähovi]; MPIfR), Karl-Friedrich Schuster (IRAMF), Zhi-Qiang Shen (Shanghai; KLoRA), Pablo de Vicente (Observatorio de Yebes, Spain [Yebes]), R. Craig Walker (National Radio Astronomy Observatory, Socorro, USA), Hai Yang (Shanghai; SoAaSS), J. Anton Zensus (MPIfR), Juan Carlos Algaba (Department of Physics, Universiti Malaya, Malaysia), Alexander Allardi (University of Vermont, USA), Uwe Bach (MPIfR), Ryan Berthold (East Asian Observatory, USA [EAO]), Dan Bintley (EAO), Do-Young Byun (KAaSSI; University of Science and Technology, Daejeon, Republic of Korea), Carolina Casadio (Institute of Astrophysics, Heraklion, Greece; Department of Physics, University of Crete, Greece), Shu-Hao Chang (IoAaA), Chih-Cheng Chang (National Chung-Shan Institute of Science and Technology, Taiwan, ROC [Chung-Shan]), Song-Chu Chang (Chung-Shan), Chung-Chen Chen (IoAaA), Ming-Tang Chen (Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, USA [IAAAS]), Ryan Chilson (IAAAS), Tim C. Chuter (EAO), John Conway (Chalmers), Geoffrey B. Crew (Haystack), Jessica T. Dempsey (EAO; Astron, The Netherlands [Astron]), Sven Dornbusch (MPIfR), Aaron Faber (Western University, Canada), Per Friberg (EAO), Javier González García (Yebes), Miguel Gómez Garrido (Yebes), Chih-Chiang Han (IoAaA), Kuo-Chang Han (System Development Center, National Chung-Shan Institute of Science and Technology, Taiwan, ROC), Yutaka Hasegawa (Osaka Metropolitan University, Japan [Osaka]), Ruben Herrero-Illana (European Southern Observatory, Chile), Yau-De Huang (IoAaA), Chih-Wei L. Huang (IoAaA), Violette Impellizzeri (Leiden Observatory, the Netherlands; National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, USA [NRAOC]), Homin Jiang (IoAaA), Hao Jinchi (Electronic Systems Research Division, National Chung-Shan Institute of Science and Technology, Taiwan, ROC), Taehyun Jung (KAaSSI), Juha Kallunki (Metsähovi), Petri Kirves (Metsähovi), Kimihiro Kimura (Japan Aerospace Exploration Agency, Japan), Jun Yi Koay (IoAaA), Patrick M. Koch (IoAaA), Carsten Kramer (IRAMF), Alex Kraus (MPIfR), Derek Kubo (IAAAS), Cheng-Yu Kuo (National Sun Yat-Sen University, Taiwan, ROC), Chao-Te Li (IoAaA), Lupin Chun-Che Lin (Department of Physics, National Cheng Kung University, Taiwan, ROC ), Ching-Tang Liu (IoAaA), Kuan-Yu Liu (IoAaA), Wen-Ping Lo (Department of Physics, National Taiwan University, Taiwan, ROC; IoAaA), Li-Ming Lu (Chung-Shan), Nicholas MacDonald (MPIfR), Pierre Martin-Cocher (IoAaA), Hugo Messias (Joint ALMA Observatory, Chile; Osaka), Zheng Meyer-Zhao (Astron; IoAaA), Anthony Minter (Green Bank Observatory, USA), Dhanya G. Nair (Astronomy Department, Universidad de Concepción, Chile), Hiroaki Nishioka (IoAaA), Timothy J. Norton (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, USA [CfA]), George Nystrom (IAAAS), Hideo Ogawa (Osaka), Peter Oshiro (IAAAS), Nimesh A. Patel (CfA), Ue-Li Pen (IoAaA), Yurii Pidopryhora (MPIfR; Argelander-Institut für Astronomie, Universität Bonn, Germany), Nicolas Pradel (IoAaA), Philippe A. Raffin (IAAAS), Ramprasad Rao (CfA), Ignacio Ruiz (Institut de Radioastronomie Millimétrique, Granada, Spain [IRAMS]), Salvador Sanchez (IRAMS), Paul Shaw (IoAaA), William Snow (IAAAS), T. K. Sridharan (NRAOC; CfA), Ranjani Srinivasan (CfA; IoAaA), Belén Tercero (Yebes), Pablo Torne (IRAMS), Thalia Traianou (IAA; MPIfR), Jan Wagner (MPIfR), Craig Walther (EAO), Ta-Shun Wei (IoAaA), Jun Yang (Chalmers), Chen-Yu Yu (IoAaA).

Tento výzkum využil data získaná pomocí Global Millimeter VLBI Array (GMVA), kterou tvoří teleskopy provozované Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR), Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM), Onsala Space Observatory (OSO), Metsähovi Radio Observatory (MRO), Yebes, Korean VLBI Network (KVN), Green Bank Telescope (GBT) a Very Long Baseline Array (VLBA).

Mezinárodní astronomické zařízení ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je výsledkem spolupráce ESO, americké Národní vědecké nadace (NSF) a japonského Národního ústavu přírodních věd (NINS) ve spolupráci s Chile. ALMA financuje ESO jménem svých členských států, NSF ve spolupráci s kanadskou Národní výzkumnou radou (NRC) a tchajwanskou Národní radou pro vědu a technologie (NSTC) a NINS ve spolupráci s tchajwanskou Academia Sinica (AS) a Korejským institutem astronomie a vesmírných věd (KASI). Výstavbu a provoz ALMA řídí za členské státy ESO, za Severní Ameriku Národní radioastronomická observatoř (NRAO), kterou spravuje společnost Associated Universities, Inc. (AUI), a za východní Asii Japonská národní astronomická observatoř (NAOJ). Společná observatoř ALMA (JAO) zajišťuje jednotné vedení a řízení výstavby, uvedení do provozu a provozu observatoře ALMA.

Modernizaci, přestavbu a provoz Greenland Telescope (GLT) vedou Academia Sinica, Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) a Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO).

Evropská jižní observatoř (ESO) umožňuje vědcům z celého světa objevovat tajemství vesmíru ve prospěch všech. Navrhujeme, stavíme a provozujeme pozemní observatoře světové úrovně, které astronomové využívají k řešení vzrušujících otázek a šíření zájmu o astronomii, a podporujeme mezinárodní spolupráci v oblasti astronomie. ESO byla založena jako mezivládní organizace v roce 1962 a dnes ji podporuje 16 členských států (Belgie, Česká republika, Dánsko, Francie, Finsko, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Polsko, Portugalsko, Rakousko, Spojené království, Španělsko, Švédsko a Švýcarsko), hostitelský stát Chile a Austrálie jako strategický partner. Sídlo ESO a její návštěvnické centrum a planetárium ESO Supernova se nachází nedaleko německého Mnichova, zatímco chilská poušť Atacama, nádherné místo s jedinečnými podmínkami pro pozorování oblohy, hostí naše dalekohledy. ESO provozuje tři pozorovací stanoviště: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Paranalu provozuje ESO Very Large Telescope a jeho interferometr VLTI, jakož i přehlídkové dalekohledy, jako je VISTA. Na Paranalu bude ESO také hostit a provozovat soustavu Čerenkovových teleskopů (Cherenkov Telescope Array South), největší a nejcitlivější observatoř pro gama záření na světě. Spolu s mezinárodními partnery provozuje ESO na Chajnantoru zařízení ALMA, které pozoruje oblohu v milimetrovém a submilimetrovém pásmu. Na Cerro Armazones poblíž Paranalu budujeme "největší oko upřené k nebi" - Extremely Large Telescope. Z našich kanceláří v Santiagu v Chile podporujeme naše operace v zemi a spolupracujeme s chilskými partnery a společností.

Odkazy

• Publikace
• Fotografie interferometru ALMA
• Pro novináře: přihlášení k odběru tiskových zpráv pod embargem
• Pro vědce: máte zajímavý námět? Představte svůj výzkum

Kontakty

Anežka Kabátová
národní kontakt
Astronomický ústav AV ČR
Email: eson-czech@eso.org

Ru-Sen Lu
Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences
Shanghai, People’s Republic of China
Tel.: +86-21-34776078
Email: rslu@shao.ac.cn

Keiichi Asada
Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica
Taipei, Taiwan, ROC
Tel.: +886-2-2366-5410
Email: asada@asiaa.sinica.edu.tw

Thomas P. Krichbaum
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tel.: +49 228 525 292
Email: tkrichbaum@mpifr.de

Kazuhiro Hada
National Astronomical Observatory of Japan
Oshu, Japan
Tel.: +81-197-22-7129
Email: kazuhiro.hada@nao.ac.jp

Juan Carlos Muñoz Mateos
ESO Media Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Email: press@eso.org

Connect with ESO on social media

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso2305. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.