logo ČAS

Česká astronomická společnost

Registrace k odběru novinek
Domů ČAS Články Akce Obloha Download Rady Media Kontakt

Snímek dne
Kolem Země prolétá kometa Wirtanen
ČAM Leden 2015
Česká astrofotografie měsíce
Kometa C/2014 Q2 Lovejoy
Peter Aniol, Miloslav Druckmüller
Kometa C/2014 Q2 Lovejoy Foto: Peter Aniol, Miloslav Druckmüller
Slunce a Měsíc
Slunce fáze Měsíce
Na obloze
Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie 2014.11.28 06:00

(Popiska obrázku v závěru článku) Foto: Astronomický ústav AV ČRPřestože astronomové mají k dispozici velmi detailní pozorování vnitřních částí naší Galaxie v mnoha spektrálních oborech, celková struktura blízkého okolí galaktického středu je doposud neznámá. Objekty ležící nepochybně v různých vzdálenostech se nám promítají na nebeskou sféru a jejich skutečná poloha v prostoru tedy zůstává pozorovatelům skryta. Frédéric Marin z AsÚ a jeho spolupracovníci navrhli a otestovali metodu, která umožňuje stanovit úplnou prostorovou pozici molekulárních oblaků v centrální části Galaxie.

Střed naší Galaxie, nacházející se ve vzdálenosti 8 kiloparseků, ukrývá ve svém středu objekt označovaný Sagittarius A* (zkráceně Sgr A*), nejbližší známou černou veledíru. V jejím bezprostředním gravitačním dosahu se nachází několik oblastí tvorby hvězd a také obří molekulová oblaka. Toto prostředí činí z galaktického centra vzdálenou laboratoř pro zkoumání procesů spojených s akrecí materiálu na černé díry. V současnosti se však zdá, že aktivita tohoto komplexu je velmi nízká, podle odhadů pohltí černá díra Sgr A* sotva 10 na mínus osmou slunečních hmot ročně.

Klidový stav je ve zjevném nesouladu s rentgenovými pozorování obřích molekulových oblaků v bezprostředním okolí černé díry, označovaných jako Sgr B2 a Sgr C. Ty jsou význačnými zdroji rentgenového záření souvisejícího s fluorescencí v čarách ionizovaného železa. Zdá se, že přinejmenším část této rentgenové emise lze vysvětlit rozptylem záření z blízkého rentgenového zdroje. Ovšem vyjma Sgr A* se v této oblasti žádný dostatečně silný zdroj rentgenového záření nenachází – a i Sgr A* se v současné době jeví jako příliš slabý zdroj. Záhadu by bylo možné vysvětlit s přihlédnutím ke konečné rychlosti šíření elektromagnetických vln. V minulosti byla černá díra Sgr A* aktivnější a to, co dnes sledujeme jako rentgenové záření molekulových oblaků je ve skutečnosti odraz („prasátko“) této aktivity. Výpočty naznačují, že toto období zvýšené aktivity nastalo před pouhými 300 lety. Je zřejmé, že časování odrazu silně závisí na poloze molekulového oblaku vůči zdroji. Tu však není možné konvenčními metodami určit.

Zdá se, že jednou z možností by bylo využít skutečnosti, že při odrazu záření v molekulovém oblaku (v detailu se nejedná o prostý odraz, ale o komplikované přepracování příchozího záření) dojde k jeho částečné polarizaci. Míra polarizace záření pak závisí na vzájemné poloze zdroje a oblaku.

Frédéric Marin a jeho kolegové tedy sestavili jednoduchý model okolí galaktického středu, přičemž využili geometrických omezení plynoucích z pozorování v nejrůznějších oblastech spektra. Geometrické schéma zahrnuje zdroj Sgr A* obklopený celou stovkou oblaků vyplňujících vnitřních 5 pc Galaxie, představujících pozorovaný molekulární disk. Ve větších vzdálenostech od středu se pak nachází chladná prachová struktura, která má tvar zkrouceného prstence. Ten je v modelu reprezentován třemi stovkami zřetězených sférických oblaků s vlastnostmi (hustotou, teplotou, rychlostmi) určenými z rádiových interferometrických pozorování. Prachový prstenec připomínající při pohledu z boku symbol nekonečna – položenou osmičku – zasahuje do 100 pc od středu a je 50 pc vysoký. V modelu jsou samozřejmě zahrnuty oba velké molekulové oblaky Sgr B2 a Sgr C, jejichž pozice je odhadnuta z interferometrických i jiných pozorování.

S pomocí počítačového kódu „Stokes“, na jehož vývoji F. Marin spolupracuje, „proháněli“ autoři systémem miliardu rentgenových fotonů, jejichž vývoj a pohyb byl řešen jako přenos polarizovaného záření, tedy korektním a dosud nejpreciznějším fyzikálním přístupem. Výsledkem je předpokládaná mapa stupně a úhlu polarizace rentgenového záření v pásu energií 8-35 keV. Tato mapa zhruba odpovídá vzhledu projekce sestaveného modelu, velmi dobře je v ní patrný například prachový prstenec. Nejvýraznějšími objekty mapy jsou však reflexní mlhoviny Sgr B2 a Sgr C. V nich stupeň polarizace přesahuje dokonce hodnotu 40 %. Vzhledem k tomu, že přesné pozice těchto oblaků ani samotné černé díry Sgr A* nejsou přesně známy, autoři učinili pokus, kdy pozice těchto tří objektů mírně měnili a studovali dopad nové konfigurace na výslednou polarizační mapu. Z výsledků vyplývá, že stupeň i směr polarizace jsou na změny poloh vysoce citlivé.

To činí z metodiky velmi účinný nástroj, s jehož pomocí by bylo možné zrekonstruovat skutečnou trojrozměrnou strukturu galaktického centra. F. Marin a kolegové v práci dále diskutují další vhodné objekty, převážně molekulové oblaky, které by mohly být navrženou metodou proměřeny.

V současnosti však není na orbitě žádný přístroj, který by umožňoval měření polarizace záření ve zvolených oborech. Sonda NHXM (New Hard X-ray Mission) navržená do soutěže o slot M3 Evropské kosmické agentury ESA, kde se bohužel nedostala do užšího výběru, měla mít na palubě velmi vhodný detekční přístroj. F. Marin ukazuje, že s její pomocí bychom se o středu naší Galaxie dozvěděli nepochybně mnoho nových informací. Takto však zůstává metodika připravena pro budoucí mise. Pracovníci Astronomického ústavu se nyní podílejí na přípravě vědeckých podkladů pro nový návrh mise M4, tentokrát pod názvem XIPE – X-ray Imaging Polarimetry Explorer. Studium středu Mléčné dráhy je jedním z nejzajímavějších „tahounů“ tohoto projektu.


Poznámka k obrázku v úvodu článku: Teplotní mapa centra Galaxie v logaritmické škále [Molinari, S. a kol. ApJ 735 (2011) L33] a předpovězená mapa polarizace rentgenového záření podle výpočtů F. Marina. Směr zelených úseček odpovídá očekávanému směru polarizace, jejich délka je pak úměrná stupni polarizace záření. Vyznačeny jsou nejvýznamnější objekty, včetně reflexních mlhovin Sgr B2 a Sgr C, molekulární disk (CND) a prachový prstenec.


Reference: Marin F. a kol., Prospects of 3D mapping of the Galactic Centre clouds with X-ray polarimetry, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 441 (2014) 3170-3176, arXiv:1405.0898

Reference (2): Marin F. a kol., Probing the Galactic center with X-ray polarimetry, Proceedings of the Annual Meeting of the French Astronomical Society (2014), arXiv:1408.0354

Kontakt: Dr. Frédéric Marin, frederic.marin@asu.cas.cz

Převzato z webu Astronomického ústavu AV ČR.

  Švanda Michal   Zobrazeno: 2105x   Tisk
Bolid a meteorit s rodokmenem 9. 12. 2014
Žereme vesmír@Hvězdárna a Planetárium Brno

Slovníček pojmů
Složky a projekty ČAS

Zvířetníkové světlo, Venuše a Mars: To vše je nám nyní dostupné po setmění. Stačí jen jasná průzračná obloha a pokud možno tmavý výhled k západu, protože kvůli světlu z měst prostě toto slabé světlo jen tak neuvidíme. Jasnou Venuši si ale můžeme vychutnat poměrně vysoko na jihozápadě ještě za světla. Kousek nad ní je slabší Mars. Fotil Vilém Heblík na Pardubicku.
02.17 21:22 Astro M. Gembec

Detail jádra komety: Rosetta se prosmýkla jen asi 6 km od jádra komety 67P a pořídila zajímavé detailní záběry. Něco už je k vidění na webu ESA. Zdroj.
02.16 21:06 Astro M. Gembec

Hlubinami vesmíru s Dr. Adélou Kawka: Nově v archivu TV Noe
02.11 12:14 Astro J. Suchánek

Hlubinami vesmíru s Doc. Miloslavem Zejdou, o dvojhvězdách 1. díl: Premiéra v sobotu 7. února ve 20 hod. na TV Noe. Bližší info včetně repríz
02.05 12:40 Nezařazeno M. Gembec

VISTA – pohled skrz Mléčnou dráhu:

Nový infračervený snímek mlhoviny Trifid odhaluje vzdálené proměnné hvězdy.

Zdroj: ESO

02.05 10:35 Astro M. Gembec

Archiv novinek
Astro.cz v cizím jazyce