Kreditna slika: ESO
Tim astronoma uočio je inače normalnu zvijezdu blisku prolazu s supermasivnom crnom rupom koja vreba u središtu naše Galaksije Mliječni Put. Pri svom najbližem približavanju, zvijezda je bila udaljena samo 17 svjetlosnih sati od crne rupe (tri puta udaljenost Sunca od Plutona). Slike regije sakupljane su tijekom 10 godina pomoću adaptivnog optičkog sustava na Paranalnoj opservatoriji Europskog južnog opservatorija.
Međunarodni tim astronoma [2], predvođen istraživačima iz Instituta za izvanzemaljsku fiziku Max-Planck (MPE), izravno je promatrao inače normalnu zvijezdu u orbiti oko supermasivne crne rupe u središtu Galaksije Mliječnog Puta.
Deset godina mukotrpnih mjerenja okrunjeno je nizom jedinstvenih slika dobivenih instrumentom Adaptive Optics (AO) NAOS-CONICA (NACO) [3] na 8,2-metarskom teleskopu VLT YEPUN na opservatoriju ESO Paranal. Ispada da se početkom ove godine zvijezda približila središnjoj Crnoj rupi u roku od 17 svjetlosnih sati - samo tri puta udaljenost između Sunca i planeta Plutona - dok je putovala brzinom manjom od 5000 km / sec.
Prethodna mjerenja brzina zvijezda u blizini središta Mliječnog puta i promjenjiva emisija rendgenskih zraka s ovog područja pružili su najjači dokaz do sada postojanja središnje Crne rupe u našoj kućnoj galaksiji i, implicitno, da je tamna masa koncentracije opažene u mnogim jezgrama drugih galaksija vjerojatno su također supermasivne crne rupe. Međutim, još nije bilo moguće isključiti nekoliko alternativnih konfiguracija.
U prelomnom radu koji se pojavio u istraživačkom časopisu Nature 17. listopada 2002, prisutni tim izvještava o svojim uzbudljivim rezultatima, uključujući slike visoke razlučivosti koje omogućuju praćenje dvije trećine orbite zvijezde označene s "S2". Trenutno je najbliža promatračka zvijezda kompaktnom radijskom izvoru i ogromnom kandidatu za crnu rupu „SgrA *“ („Strijelac A“) u samom središtu Mliječnog puta. Orbitalno razdoblje je nešto više od 15 godina.
Nova mjerenja s velikom pouzdanošću isključuju da se središnja tamna masa sastoji od gomile neobičnih zvijezda ili elementarnih čestica, te ostavljaju malo sumnje u prisutnost supermasivne crne rupe u središtu galaksije u kojoj živimo.
Kvazi i crne rupe
Od otkrića kvazara (kvazizvjezdanih radio izvora) 1963. godine, astrofizičari su tražili objašnjenje proizvodnje energije u tim najsvjetlijim objektima u Svemiru. Kvazi se nalaze u središtima galaksija, a vjeruje se da ogromna energija koju ti predmeti emitiraju zbog materije koja pada na supermasivu Crnu rupu, oslobađajući gravitacijsku energiju intenzivnim zračenjem prije nego što taj materijal zauvijek nestane u rupi (u fizičkoj terminologiji: „Prelazi izvan horizonta događaja“ [4]).
Da biste objasnili neverovatnu proizvodnju energije kvazara i drugih aktivnih galaksija, potrebno je pretpostaviti prisutnost crnih rupa s masama od milijun do nekoliko milijardi puta većim od mase Sunca. Proteklih godina prikupljeno je mnogo dokaza u prilog gore navedenom modelu "prikupljanja crnih rupa" za kvazare i druge galaksije, uključujući otkrivanje koncentracije tamne mase u njihovim središnjim regijama.
Međutim, nedvosmislen dokaz zahtijeva isključenje svih mogućih drugih, crnih rupa konfiguracija središnje masene koncentracije. Za to je neophodno odrediti oblik gravitacijskog polja vrlo blizu središnjeg objekta - a to za daleke kvazare nije moguće zbog tehnoloških ograničenja trenutno dostupnih teleskopa.
Središte Mliječnog puta
Središte naše galaksije Mliječni put nalazi se u južnom konstalacijskom Strijelcu (Strijelac) i udaljeno je "samo" 26 000 svjetlosnih godina [5]. Na slikama visoke razlučivosti moguće je razabrati tisuće pojedinih zvijezda u središnjoj, jednoj svjetlosnoj regiji širokoj godini (to odgovara otprilike jednoj četvrtini udaljenosti "Proxima Centauri", zvijezdi najbližoj Sunčevom sustavu) ,
Koristeći pokrete ovih zvijezda za ispitivanje gravitacijskog polja, promatranja s 3,5-metarskim teleskopom za novu tehnologiju (NTT) na Opservatoriju ESO La Silla (Čile) (a nakon toga i na 10 m teleskopu Keck, Havaji, SAD) nad u prošlom desetljeću su pokazali da se masa oko 3 milijuna puta veća od Sunca koncentrira u radijusu od samo 10 svjetlosnih dana [5] kompaktnog radio i rendgenskog izvora SgrA * („Strijelac A“) u središtu zvjezdane skupine.
To znači da je SgrA * najvjerojatniji pandan pretpostavljenoj crnoj rupi, a to ujedno čini Galaktički centar najboljim dokazom za postojanje takvih supermasivnih crnih rupa. Međutim, te ranije istrage nisu mogle isključiti još nekoliko konfiguracija koje nisu crne rupe.
„Tada su nam potrebne još oštrije slike da bismo riješili pitanje je li moguća bilo koja konfiguracija osim crne rupe, a računali smo na ESO VLT teleskop da bismo ih osigurali“, objašnjava Reinhard Genzel, direktor Max-Planck Instituta za izvanzemaljsku fiziku ( MPE) u Garchingu kod Münchena (Njemačka) i član sadašnjeg tima. „Novi instrument NAOS-CONICA (NACO), izgrađen u uskoj suradnji između našeg instituta, Instituta Max-Planck za astronomiju (MPIA: Heidelberg, Njemačka), ESO i opservatorija Pariz-Meudon i Grenoble (Francuska), upravo je bio što nam je trebalo da napravimo ovaj odlučni korak naprijed. "
NACO promatranja centra Mliječne staze
Novi instrument NACO [3] instaliran je krajem 2001. godine na VLT teleskopu 8,2 m YEPUN. Već tijekom početnih testova proizveo je mnogo impresivnih slika, od kojih su neke bile predmetom prethodnih priopćenja za ESO [6].
„Prva opažanja ove godine s NACO-om dala su nam odmah najoštrije i“ najdublje “slike Centra Mliječnog Puta ikada, pokazujući velik broj zvijezda na tom području u velikim detaljima“, kaže Andreas Eckart sa Sveučilišta u Kölnu, još jedan je član međunarodnog tima koji predvode Rainer Sch? del, Thomas Ott i Reinhard Genzel iz MPE-a. "Ali još uvijek smo bili preplavljeni predivnim ishodom tih podataka!"
Kombinirajući svoje infracrvene slike s radio-podacima visoke rezolucije, tim je uspio odrediti - tijekom deset godina - vrlo precizne položaje od oko tisuću zvijezda u središnjem području u odnosu na kompaktni radio izvor SgrA *, pogledajte PR Foto 23c / 02.
„Kada smo u analizu u svibnju 2002. uključili najnovije NACO podatke, nismo mogli vjerovati svojim očima. Zvijezda S2, koja je trenutno najbliža SgrA *, upravo je izvela brzi zamah u blizini radio izvora. Odjednom smo shvatili da zapravo svjedočimo kretanju neke zvijezde u orbiti oko središnje crne rupe, što je nevjerojatno približava tom tajanstvenom objektu “, kaže vrlo sretan Thomas Ott, koji sada radi u MPE timu na svom doktorskom radu. ,
U orbiti oko središnje crne rupe
Nije zabilježen nijedan događaj poput ovog. Ovi jedinstveni podaci nedvosmisleno pokazuju da se S2 u jednom fokusu kreće duž eliptične orbite sa SgrA *, tj. S2 orbita SgrA * poput Zemlje u orbiti oko Sunca, usp. desni panel PR fotografije 23c / 02.
Vrhunski podaci također omogućuju precizno određivanje orbitalnih parametara (oblik, veličina itd.). Ispada da je S2 u proljeće 2002. dostigao najbližu udaljenost do SgrA *, a u tom je trenutku bio udaljen svega 17 svjetlosnih sati [5] od radio izvora, ili samo 3 puta više od udaljenosti Sunca-Plutona. Tada se kretao brzinom većom od 5000 km / s, odnosno gotovo dvjesto puta većom od brzine Zemlje u svojoj orbiti oko Sunca. Orbitalno razdoblje je 15,2 godine. Orbita je prilično izdužena - ekscentričnost je 0,87 - što znači da je S2 udaljen oko 10 svjetlosnih dana od središnje mase u najudaljenijoj orbitalnoj točki [7].
„Sada možemo sa sigurnošću pokazati da je SgrA * zaista mjesto središnje mračne mase za koju smo znali da postoji. Što je još važnije, naši novi podaci "smanjili su se" za nekoliko tisuća volumena u kojem se nalazi tih nekoliko milijuna solarnih masa ", kaže Rainer Sch? Del, doktor znanosti MPE i prvi autor rezultiralog rada.
Zapravo, izračuni modela sada pokazuju da je najbolja procjena mase Crne rupe u središtu Mliječnog puta 2,6? 0,2 milijuna puta veća od mase Sunca.
Nema drugih mogućnosti
Prema detaljnoj analizi predstavljenoj u članku Nature, ostale prethodno moguće konfiguracije, poput vrlo kompaktnih nakupina neutronskih zvijezda, crnih rupa zvjezdica ili zvijezda male mase, ili čak kugla navodnih teških neutrina, sada se mogu definitivno isključiti.
Jedina još uvijek održiva konfiguracija ne-crne rupe je hipotetska zvijezda teških elementarnih čestica zvanih bozoni, koja bi izgledala vrlo slično crnoj rupi. "Međutim", kaže Reinhard Genzel, "čak i ako je takva zvijezda bosona u principu moguća, brzo bi se srušila u supermasivnu crnu rupu, tako da mislim da smo prilično poprilično zaključili slučaj!"
Sljedeća zapažanja
"Većina astrofizičara prihvatila bi da novi podaci daju uvjerljiv dokaz da u centru Mliječnog puta postoji supermasivna crna rupa. To čini još vjerojatnijim supermasivna interpretacija crnih rupa za ogromnu koncentraciju tamne mase koja je otkrivena u središtu mnogih drugih galaksija “, kaže Alvio Renzini, znanstvenik VSO-ovog programa na ESO.
Pa, što još treba učiniti? Sljedeća velika potraga sada je shvatiti kada i kako su nastale ove supermasivne crne rupe i zašto izgleda da gotovo svaka masivna galaksija sadrži nju. Čini se da je formiranje središnjih crnih rupa i samih galaksija njihovih domaćina samo jedan problem i to isti. Uistinu, jedan je od najvećih izazova koje će VLT riješiti u narednih nekoliko godina.
Također je malo sumnje da će naredna interferometrijska opažanja s instrumentima na VLT interferometru (VLTI) i velikom dvoglednom teleskopu (LBT) također rezultirati još jednim velikim skokom unutar ovog uzbudljivog područja istraživanja.
Andreas Eckart je optimističan: "Možda će čak i pomoću rentgenskih i radio zapažanja u sljedećih nekoliko godina direktno pokazati postojanje horizonta događaja."
Izvorni izvor: ESO News Release
