Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) poskytl astronomům bezprecedentní pozorování ve střední infračervené oblasti Sagittarius A (Sgr A ), supermasivní černé díry ve středu naší galaxie. Tato nová data pomáhají vědcům odhalit záhadu erupcí emitovaných tímto kosmickým obrem a dále porozumět roli magnetických polí při formování hmoty kolem černých děr.
Vyplnění mezery v pozorování černé díry
V průběhu let vědci studovali vzplanutí černých děr v různých vlnových délkách – blízké infračervené, rádiové a další – z nichž každá nabízí jedinečný pohled na tyto energetické události. Problémem byl chybějící kousek: střední infračervená data. Tato mezera zabránila plnému pochopení toho, jak se ohniska vyvíjejí a jaké mechanismy je způsobují. Pozorování JWST, poprvé hlášená v lednu 2025, zaplnila tuto mezeru propojením infračervených a rádiových pásem s kritickými daty ve střední infračervené oblasti.
Podle Sebastiana von Fellenberga z Institutu Maxe Plancka pro radioastronomii: „Střední infračervená data jsou vzrušující, protože díky novým datům JWST můžeme vyplnit mezeru mezi rádiem a blízkým infračerveným zářením, což byla skutečná ‚rozdílná díra‘ ve spektru Sagittarius A*.“ Tento průlom potvrzuje, že k erupcím dochází ve středním infračerveném spektru, což ne vždy souhlasí s rádiovými pozorováními.
Simultánní vícevlnná analýza
Schopnosti JWST umožnily týmu pozorovat černou díru na čtyřech různých vlnových délkách současně pomocí jednoho přístroje. To jim umožnilo měřit spektrální index ve střední infračervené oblasti, což je zásadní krok pro pochopení dynamiky vzplanutí.
Klíč k této analýze spočívá v chování vysokorychlostních elektronů kolem černé díry. Jak se spirálovitě pohybují podél siločar magnetického pole, tyto elektrony emitují synchrotronové záření, vedlejší produkt magnetického opětovného spojení a uvolňování energie. Nová pozorování podporují proces nazývaný “synchrotronové chlazení”, při kterém tyto elektrony ztrácejí energii a podporují pozorované infračervené emise.
Měření síly magnetického pole
Toto potvrzení je významné, protože nám umožňuje nezávisle měřit sílu magnetického pole kolem Sagittarius A*. Předchozí měření byla založena na jiných parametrech, jako je elektronová hustota, díky čemuž byla méně přesná. Von Fellenberg vysvětluje, že nová metoda je „docela „čistá“ v tom smyslu, že měření nevyžaduje mnoho předpokladů, což poskytuje cenná data pro teoretické modely, které byly v tomto ohledu špatně omezeny.
Skutečnost, že síla magnetického pole je rozhodující pro pochopení fungování černých děr, činí tento objev krokem vpřed v astrofyzice.
Význam vesmírných pozorování
Tato pozorování by nebyla možná bez JWST. Atmosféra interferuje s pozemními pozorováními středního infračerveného záření a střední infračervený přístroj dalekohledu (MIRI), pracující v režimu spektrometru středního rozlišení (MRS), poskytuje nezbytnou citlivost a pokrytí vlnovou délkou pro měření spektrálního indexu.
Jak poznamenává von Fellenberg: „Abyste dosáhli tak vysoké citlivosti ve střední infračervené oblasti, musíte jít do vesmíru… Kromě toho je přístroj MIRI/MRS prvním přístrojem, který poskytuje tak široké vlnové pokrytí pro Sagittarius A*, což je nezbytný předpoklad pro měření spektrálního indexu, takže je to opravdu dvojitá rána!“
Na závěr lze říci, že střední infračervená pozorování Sagittarius A* společnosti JWST poskytují kritická nová data o dynamice vzplanutí černých děr, což vědcům umožňuje měřit sílu magnetického pole s bezprecedentní přesností. Tento průlom je důkazem síly vesmírných teleskopů a zlepší naše chápání těchto záhadných vesmírných objektů.
