Kreditna slika: NRAO
Trideset godina nakon što su astronomi otkrili tajanstveni objekt u točnom središtu naše galaksije Mliječni put, međunarodni tim znanstvenika napokon je uspio izravno izmjeriti veličinu tog objekta, koji okružuje crnu rupu gotovo četiri milijuna puta masivniju od Sunca. Ovo je do sada najbliži teleskopski pristup crnoj rupi i stavlja glavna granica astrofizike u domet budućih promatranja. Znanstvenici su koristili radijski teleskop Nacionalne zaklade za znanost vrlo dugačak polazni niz (VLBA) kako bi napravili proboj.
"Ovo je veliki korak naprijed," rekao je Geoffrey Bower, sa Sveučilišta California-Berkeley. "To je nešto što su ljudi željeli učiniti za 30 godina", otkad je otkriven objekt Galaktičkog centra, zvan Strijelac A * (izgovaran "zvijezda A") 1974. Astronomi su prijavili svoja istraživanja u izdanju 1. travnja Science Express.
"Sada imamo veličinu objekta, ali misterija o njegovoj točnoj prirodi i dalje ostaje", dodao je Bower. Sljedeći korak je, objasnio je, da nauči njegov oblik, "tako da možemo znati je li to mlaz, tanki disk ili sferni oblak."
Središte Mliječne staze, 26.000 svjetlosnih godina od Zemlje, zaklonjeno je prašinom, pa teleskopi sa vidljivom svjetlošću ne mogu proučavati objekt. Dok radio valovi iz središnjeg područja Galaksije mogu prodrijeti u prašinu, raspršeni su pomoću turbulentne nabijene plazme u prostoru duž linije vida na Zemlju. Ovo rasipanje frustriralo je ranije pokušaje mjerenja veličine središnjeg objekta, baš kao što magla zamuti blještavilo udaljenih svjetionika.
"Nakon 30 godina, radio-teleskopi konačno su podigli maglu i možemo vidjeti što se događa", rekao je Heino Falcke, iz Westerbork Radio opservatorija u Nizozemskoj, još jedan član istraživačkog tima.
Svijetli, odašiljajući radiofrekvencijski objekt uredno bi se uklapao u putanju Zemljine orbite oko Sunca, rekli su astronomi. Izračunato je da crna crna rupa iznosi oko 14 milijuna milja i lako bi se uklopila u orbitu Merkura. Crne rupe su koncentracije materije toliko guste da ni svjetlost ne može pobjeći od njihove snažne gravitacije.
Nova VLBA promatranja osigurala su astronomima najbolji pogled na sustav crnih rupa. "Puno smo bliži gledanju učinaka crne rupe na njezino okruženje nego bilo gdje drugdje", rekao je Bower.
Smatra se da središnja crna rupa Mliječnog puta, poput njenih masivnijih rođaka u aktivnijim galaktičkim jezgrama, crpi materijal iz svoje okoline i za proces koji stvara emisiju radio valova. Iako nova zapažanja VLBA nisu dala konačan odgovor o prirodi ovog procesa, oni su pomogli isključiti neke teorije, rekao je Bower. Temeljem najnovijeg rada, objasnio je, gore preostale teorije o prirodi radio-emitirajućeg objekta su mlaznice subatomskih čestica, slične onima koje se vide u radio galaksijama; a neke teorije koje uključuju da se tvar ubrzava kraj ruba crne rupe.
Kako su astronomi proučavali Strijelca A * na višim i višim radio frekvencijama, prividna veličina objekta postala je manja. I ta je činjenica, rekao je Bower, pomogla isključiti neke ideje o prirodi objekta. Smanjenje promatrane veličine s povećanjem učestalosti ili kraća valna duljina, također astronomima daje opipljiv cilj.
"Mislimo da ćemo konačno moći opaziti pri dovoljno kratkim valnim duljinama da ćemo vidjeti presjek kad dostignemo veličinu same crne rupe", rekao je Bower. Pored toga, rekao je, "nadamo se da ćemo u budućim promatranjima vidjeti" sjenu "koju djeluje gravitacijskim lećanjem vrlo jake gravitacije crne rupe."
Falcke i njegovi kolege su 2000. godine predložili takvo promatranje na teoretskim osnovama i to se sada čini izvedivim. "Zamišljanje sjene horizonta crne rupe sada nam je nadohvat ruke ako radimo dovoljno naporno u narednim godinama", dodao je Falcke.
Još jedan zaključak znanstvenika postignut je da je "ukupna masa crne rupe vrlo koncentrirana", prema Boweru. Nova zapažanja VLBA pružaju, kako je rekao, "najprecizniju lokalizaciju mase supermasivne crne rupe ikad." Preciznost ovih promatranja omogućava znanstvenicima da kažu da masa od najmanje 40 000 Sunca mora boraviti u prostoru koji odgovara veličini Zemljine orbite. Međutim, ta brojka predstavlja samo donju granicu mase. Najvjerojatnije, vjeruju znanstvenici, sva masa crne rupe - jednaka četiri milijuna Sunca - koncentrirana je dobro unutar područja koje zahvaća objekt koji emitira radio.
Da bi obavili svoje mjerenje, astronomi su morali ići na mukotrpne duljine kako bi zaobišli učinak raspršivanja „magle“ plazme između Strijelca A * i Zemlje. "Morali smo jako gurnuti našu tehniku", rekao je Bower.
Bower je zadatak usporedio s "pokušajem vidjeti svoj žuti gumene patke kroz zaleđeno staklo tuš kabine." Izvodeći mnoga zapažanja, čuvajući samo najkvalitetnije podatke i matematički uklanjajući efekt raspršivanja plazme, znanstvenici su uspjeli izvršiti prvo mjerenje veličine Strijelca A *.
Osim Bowera i Falckea, istraživački tim uključuje Robina Herrnsteina sa sveučilišta Columbia, Jun-Hui Zhaoa iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku, Millera Gossa iz Nacionalne opservatorije za radio astronomiju i Donalda Backera sa Sveučilišta u Kaliforniji-Berkeley. Falcke je također docent na Sveučilištu u Nijmegenu i gostujući znanstvenik na Max-Planck Institutu za radioastronomiju u Bonnu u Njemačkoj.
Strijelca A * otkrili su u veljači 1974. Bruce Balick, sada na Washingtonskom sveučilištu, i Robert Brown, sada direktor Nacionalnog centra za astronomiju i jonosferu na Sveučilištu Cornell. Uvjerljivo je pokazano da je središte Mliječnog puta, oko kojeg se okreće ostatak Galaksije. Mark Reid iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku i njegovi kolege su 1999. godine koristili VLBA opažanja Strijelca A * kako bi otkrili kretanje Zemlje u orbiti oko središta Galaksije i utvrdili da je našem Sunčevom sustavu potrebno 226 milijuna godina da napravi jedan krug oko njega Galaksija.
U ožujku 2004. godine 55 astronoma okupilo se u Nacionalnoj opservatoriji za radio astronomiju u Zelenoj obali u Zapadnoj Virginiji na znanstvenoj konferenciji koja je slavila otkriće Strijelca A * na Green Bank prije 30 godina. Na ovoj konferenciji znanstvenici su otkrili prigodnu ploču na jednom od teleskopa otkrića.
Vrlo dugački polazni niz, dio Nacionalnog opservatorija za radio astronomiju, sustav je radio-teleskopa na cijelom kontinentu, s 10 antena od 240 tona, od Havaja do Kariba. Pruža najveću razlučujuću snagu ili sposobnost uvida u sitne detalje bilo kojeg teleskopa u astronomiji, na Zemlji ili u svemiru.
Nacionalna opservatorija za radio astronomiju je objekt Nacionalne zaklade za znanost, a djeluje prema ugovoru suradnje udruženih sveučilišta, Inc.
Izvorni izvor: NRAO News Release
