Galaktično supermasivno črno luknjo obkrožajo magnetna polja

V zadnjih letih smo do podrobnosti spoznali dve supermasivni črni luknji.  Prva se nahaja v središču galaksije M87; z maso okoli šestih milijard mas Sonca je prava pošast. Druga je črna luknja v središču naše Galaksije, znana kot Strelec A*. Masa slednje je približno tisočkrat manjša od prve.

Astronome je dolgo časa zanimalo, kaj se dogaja v bližini teh črnih lukenj. Teorija je napovedovala kaotične razmere. Snov, ki se preveč približa takšni črni luknji, močna gravitacija raztrga in ujame v akrecijski disk. Vroč disk seva svetlobo, ki do nas potuje po čudnih poteh. Izredno močna gravitacija namreč ukrivlja pot svetlobe; do nas načeloma tako lahko prispejo tudi fotoni, ki so bili izsevani na drugi, zastrti strani črne luknje.

Znanstveniki so torej z modeli napovedali, kako bi morala okolica teh črnih lukenj izgledati. Težje pa je bilo narediti njihov posnetek, saj so črne luknje zaradi velike oddaljenosti na nebu izredno majhne. Za sliko je bilo potrebno doseči zelo dobro ločljivost.

Skupina znanstvenikov je leta 2019 svetu predstavila sliko črne luknje v središču M87. Če smo natančni, ne gre za sliko črne luknje same—ta je nenazadnje črna—temveč njene sence. Prvič smo videli ostro sliko akrecijskega diska. Uspeh je bil še toliko večji, ker se je slika zelo dobro ujemala s teoretičnimi modeli. Znanstveniki so kasneje pokazali tudi, da se v okolici te črne luknje nahajajo urejena magnetna polja.

Tri leta kasneje so nas znanstveniki razveselili s sliko naše lastne supermasivne črne luknje Strelec A*. Njena okolica je izgledala presenetljivo podobna okolici črne luknje v M87. Opazovanja so pokazala, da se Strelec A* vrti, pri čemer je os vrtenja obrnjena proti nam.

V novi raziskavi so si znanstveniki Strelca A* pogledali v polarizirani svetlobi. Polarizacija namreč razkrije prisotnost magnetnih polj in njihove lastnosti. Izkazalo se je, da so tudi v okolici manjše črne luknje urejena magnetna polja. Vse bolj kaže da so magnetna polja pomemben del akrecijskih diskov supermasivnih črnih polj. 

Zanimivo je, da iz središča M87 izhaja curek snovi, katerega obstoj je povezan prav z magnetnimi polji. Galaksijam, ki imajo takšne curke, rečemo aktivne galaksije (uradni izraz za takšno galaksijo je aktivno galaktično jedro). Podobnost med črnima luknjama namiguje, da ima tudi Strelec A* curek, a ga zaenkrat še nismo detektirali.

Slikanje črnih lukenj omogoča posebna tehnika opazovanja, imenovana interferometrija. Isti nebesni objekt opazujemo z ločenimi teleskopi, nato pa vse signale združimo v končno sliko. Za učinkovito združevanje slik moramo zelo natančno meriti čas na vseh teleskopih. S takšnim teleskopom dosežemo izredno visoko ločljivost, kot da bi opazovali s teleskopom z velikostjo enaki razdalji med teleskopi (zbiralna površina pa seveda ostaja enaka vsoti vseh malih zbiralnih površin posameznih teleskopov).

Vse dosedanje slike so astronomi posneli s Teleskopom dogodkovnega horizonta (Event horizon telescope ozr. EHT). EHT je mreža radijskih teleskopov posejanih po celem svetu. Gre torej za radijski teleskop velikosti planeta.

EHT se bo aprila 2024 predvidoma zopet obrnil proti Strelcu A*. Pridobljeni podatki so vsako leto boljši, saj so v mrežo vključeni novi teleskopi, izboljša se pasovna širina in opazuje se svetlobo različnih frekvenc. Mogoče pa bo naslednja nabirka podatkov razkrila curek v središču naše galaksije?

Naslovna slika: Slika okolice črne luknje Strelec A* v polarizirani svetlobi. Avtorstvo: EHT Collaboration