Czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej ma swój oddech. Astronomowie właśnie go usłyszeli

W sercu Drogi Mlecznej, zaledwie 26 tysięcy lat świetlnych od Ziemi, czai się bestia. Sagittarius A* – supermasywna czarna dziura o masie ponad miliona Słońc – od dawna intrygowała astronomów swoją… grzecznością. Przez dekady naukowcy zakładali, że musi emitować wiatr, ale żaden teleskop nie był w stanie go dostrzec. Aż do teraz. Nowe obserwacje ujawniły, że czarna dziura w centrum naszej galaktyki nie jest samotnym pożeraczem – delikatnie, ale nieustannie „oddycha”, wyrzucając w przestrzeń gorący podmuch gazu.

Pół wieku poszukiwań

→ Czytaj też: Odkryto 17 cząsteczek życia wokół młodej gwiazdy. To zmienia wiedzę o początkach Ziemi

Pomysł, że czarne dziury mogą generować wiatr, nie jest nowy. Teoretycy przewidywali go od lat 70. XX wieku. Problem w tym, że nikt nie potrafił go zaobserwować w przypadku Sagittarius A*. – To zawsze było dla mnie nieco dziwne, że czarna dziura, z którą mamy najwięcej problemów i która najgorzej pasuje do naszych teorii, jest naszym najbliższym supermasywnym odpowiednikiem i tą, dla której mamy najwięcej danych – mówi Elena Murchikova z Northwestern University, współautorka badania opublikowanego w The Astrophysical Journal Letters. Brak wiatru był jednym z „najbardziej niewygodnych faktów” – jak sama przyznaje.

Jak złapać wiatr w centrum galaktyki?

→ Czytaj też: Odkryto imię majańskiego matematyka-astronoma. Żył 1300 lat temu

Przeszkodą było nie tylko ogromne oddalenie, ale i gęsty pył oraz gaz, przez które trzeba się przedrzeć, by spojrzeć w samo serce Drogi Mlecznej. – Aby obserwować naszą własną czarną dziurę, musimy patrzeć przez płaszczyznę galaktyki. To znaczy, że musimy przebić się przez gaz, pył i zjonizowane struktury – a to nie jest łatwe – tłumaczy Murchikova w oświadczeniu. Zespół pod jej kierownictwem sięgnął po dane z pięciu lat obserwacji radioteleskopu ALMA w Chile. Po odfiltrowaniu jasnego, radiowego blasku otaczającego czarną dziurę, w zimnym gazie molekularnym wyłonił się wyraźny, stożkowaty kształt – pusta przestrzeń o długości około trzech lat świetlnych. Ten sam stożek odnaleziono później w danych z satelity rentgenowskiego Chandra należącego do NASA.

Mechanizm „cichego” wiatru

Jak powstaje ten wiatr? Gdy gaz zbliża się do horyzontu zdarzeń Sagittarius A*, grawitacja rozpędza go do prędkości bliskich prędkości światła. Materia tworzy wokół czarnej dziury wirujący dysk akrecyjny – ale nie wszystko, co się do niego zbliży, zostaje połknięte. – W pobliżu czarnych dziur gaz podlega silnemu ciśnieniu promieniowania – pochodzącemu z tego samego gazu, ale znajdującego się jeszcze bliżej czarnej dziury – a także różnym erupcjom – wyjaśnia Murchikova. To ciśnienie wyrzuca część gorącego gazu na zewnątrz. – W rzeczywistości więcej gazu jest wyrzucane, niż wpada do czarnej dziury – dodaje. Gdy w grę wchodzi silne pole magnetyczne, stożek wiatru zwęża się i przekształca w dżet. W przypadku Sagittarius A* mamy do czynienia z wersją „cichą” – szerokim, łagodnym podmuchem, a nie gwałtownym strumieniem.

Dlaczego to odkrycie jest ważne?

Po pierwsze, potwierdza, że nawet „uśpione” supermasywne czarne dziury oddziałują ze swoim otoczeniem, pompując w nie energię. Po drugie, otwiera nowe pole do badań: wiatr z Sgr A* może wpływać na tempo formowania się gwiazd w centrum galaktyki i na dynamikę gazu w całym jądrze Drogi Mlecznej. – Nigdy wcześniej nie widzieliśmy wiatru z czarnej dziury – podkreśla Murchikova. – Zwykle widzimy skutki gwałtownych erupcji lub innych gwałtownych zdarzeń. Widok czarnej dziury, która siedzi cicho, ale wciąż pompuje energię w cały region, nie robiąc nic gwałtownego, jest strasznie uroczy – dodaje z uśmiechem. Odkrycie to zamyka jeden z najbardziej irytujących rozdziałów w astrofizyce i pokazuje, że nawet najspokojniejsze bestie mają swój oddech.