Astronomowie odkrywają pętle magnetyczne wokół supermasywnej czarnej dziury
Po raz pierwszy astronomowie zaobserwowali dowody na istnienie włókien magnetycznych w dysku akrecyjnym otaczającym supermasywną czarną dziurę pobliskiej galaktyki.
 |
| Wizja artystyczna galaktyki NGC 1068 z potężną czarną dziurą i dyskiem akrecyjnym, a także nigdy wcześniej nieobserwowaną polaryzacją w maserach wodnych poza naszą Galaktyką. Źródło: NSF/AUI/NSF NRAO/S.Dagnello |
NGC 1068 to dobrze znana, stosunkowo bliska, jasna galaktyka z supermasywną czarną dziurą w swoim centrum. Pomimo tego, że jest popularnym celem obserwacji astronomów, jej dysk akrecyjny jest przesłonięty przez gęste obłoki pyłu i gazu. Zewnętrzny dysk akrecyjny o średnicy kilku lat świetlnych usiany jest setkami wyraźnych źródeł maserów wodnych, które przez dziesięciolecia wskazywały na głębsze struktury. Masery to wyraźne źródła promieniowania elektromagnetycznego, które świecą w zakresie fal mikrofalowych lub radiowych; w radioastronomii masery wodne obserwowane na częstotliwościach 22 GHz są szczególnie przydatne, ponieważ mogą przebijać się przez większość pyłu i gazu, które przesłaniają długości fal optycznych.
Kierowany przez astronoma Jacka Gallimore’a z Bucknell University, międzynarodowy zespół astronomów i studentów wyruszył na obserwacje NGC 1068 z dwoma celami: astrometrycznym mapowaniem kontinuum radiowego galaktyki i pomiarami polaryzacji jej maserów wodnych. NGC 1068 jest trochę VIP-em wśród galaktyk aktywnych – powiedziała współautorka artykułu, C. M. Violette Impellizzeri. Jest niezwykle silna, z czarną dziurą i dyskiem akrecyjnym na krawędzi. A ponieważ znajduje się tak blisko, została bardzo, bardzo szczegółowo zbadana. Gallimore i jego zespół postanowili jednak przyjrzeć się NGC 1068 w zupełnie nowy sposób.
Obserwacje tego rodzaju opierały się na niedawno zmodernizowanym układzie High Sensitivity Array (HSA), który składa się z teleskopów NSF NRAO Very Large Array, Very Long Baseline Array i Green Bank Telescope połączonych w sieci i w pełni wspieranych przez NSF NRAO. Mierząc polaryzację maserów wodnych, a także kontinuum emisji radiowych z NGC 1068, zespół wygenerował mapę ujawniającą zwarte źródło radiowe znane obecnie jako NGC 1068*, a także tajemnicze rozszerzone struktury słabszych emisji.
Mapowanie astrometrycznego rozkładu NGC 1068 i jej maserów wodnych ujawniło, że są one rozłożone wzdłuż włókien struktury. To naprawdę wyszło w tych nowych obserwacjach, że te filamenty plam maserowych układają się jak koraliki na sznurku – podsumował Gallimore. Zespół był zaskoczony, widząc, że istnieje wyraźne przesunięcie – kąt przesunięcia – między kontinuum radiowym pokazującym struktury w jądrze galaktyki a lokalizacjami samych maserów. Konfiguracja jest niestabilna, więc prawdopodobnie obserwujemy źródło wypływu magnetycznego.
Pomiary HSA polaryzacji tych maserów wodnych ujawniły uderzające dowody na istnienie pól magnetycznych. Nikt nigdy nie widział polaryzacji w maserach wodnych poza naszą Galaktyką – powiedział Gallimore. Podobnie jak w przypadku zapętlonych struktur widocznych na powierzchni Słońca jako protuberancje, wzór polaryzacji tych maserów wodnych wyraźnie wskazuje, że pola magnetyczne również leżą u podstaw tych struktur w skali lat świetlnych. Patrząc na włókna i widząc, że wektory polaryzacji są do nich prostopadłe, jest to klucz do potwierdzenia, że są to struktury napędzane magnetycznie. To dokładnie to, czego można się spodziewać – podsumował Gallimore.
Wcześniejsze badania tego regionu wskazywały na wzorce zwykle związane z polami magnetycznymi, ale takie wnioski aż do niedawna pozostawały poza zasięgiem technologii obserwacyjnej. Tylko HSA ma połączenie rozdzielczości i czułości potrzebnej do mapowania pól magnetycznych za pomocą światła spolaryzowanego – powiedział Gallimore. Impellizzeri dodała: Obiekty NRAO przeszły wiele modernizacji. Wszystkie teleskopy został znacznie ulepszone. Dlatego jednym z powodów, dla których zdecydowaliśmy, że warto powtórzyć te obserwacje, zamiast po prostu wrócić do archiwum, było to, że wiedzieliśmy, że teraz uzyskamy znacznie lepsze dane.
Ich odkrycia ujawniają dowody na istnienie zwartego centralnego źródła radiowego (supermasywnej czarnej dziury galaktyki), wyraźną polaryzację maserów wodnych wskazującą na strukturę w polach magnetycznych NGC 1068 oraz spektakularne rozszerzone właściwości w całym kontinuum częstotliwości radiowych. Wszystkie te odkrycia wskazują, że u podstaw tych zjawisk leżą pola magnetyczne.
Pozostaje jednak wiele tajemnic. Na przykład na mapie kontinuum znajduje się rozproszony, słaby występ, który zespół nazwał „lisim ogonem”, rozciągający się na północ od regionu centralnego.
Kiedy postanowiliśmy to zrobić, powiedzieliśmy sobie: „zobaczymy, czy naprawdę możemy przekroczyć granice i uzyskać dobre dane dotyczące kontinuum, a także polaryzacji”. I oba te cele się powiodły. Dzięki wysokoczułej matrycy NRAO po raz pierwszy wykryliśmy polaryzację megamasera wodnego, a także stworzyliśmy naprawdę niesamowitą mapę kontinuum, którą wciąż staramy się ogarnąć – powiedział Gallimore.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
