Kreditna slika: NRAO
Trideset let po tem, ko so astronomi odkrili skrivnostni predmet v natančnem središču naše galaksije Mlečna pot, je mednarodni skupini znanstvenikov končno uspelo neposredno izmeriti velikost tega predmeta, ki obdaja črno luknjo, skoraj štiri milijone krat bolj masivno od Sonca. To je doslej najbližji teleskopski pristop k črni luknji in je v prihodnjih opazovanjih glavna meja astrofizike. Znanstveniki so za preboj uporabili radijski teleskop WLBA, zelo dolg osnovni niz (VLBA) Nacionalne znanstvene fundacije.
"To je velik korak naprej," je dejal Geoffrey Bower z univerze Kalifornija-Berkeley. "To je nekaj, kar ljudje želijo narediti že 30 let," odkar so leta 1974 odkrili objekt galaktičnega središča, imenovan Strelec A * (izgovarja "zvezda A"). Astronomi so o svojih raziskavah poročali v 1. aprilski izdaji Science Express.
"Zdaj imamo predmet velikosti, vendar skrivnost njegove natančne narave še vedno ostaja," je dodal Bower. Naslednji korak je, da je razložil, da se naučimo njegove oblike, "da bomo lahko ugotovili, ali gre za curke, tanek disk ali sferični oblak."
Središče Mlečne poti, ki je 26.000 svetlobnih let od Zemlje, je zasenčeno s prahom, zato teleskopi z vidno svetlobo ne morejo proučiti predmeta. Medtem ko radijski valovi iz osrednjega območja Galaksije lahko prodrejo skozi prah, jih raztrese turbulentno nabita plazma v prostoru vzdolž vidne črte do Zemlje. To raztresenost je zmotila prejšnje poskuse merjenja velikosti osrednjega predmeta, prav tako kot megla zamegli bleščanje oddaljenih svetilnikov.
"Po 30 letih so radijski teleskopi končno dvignili meglo in videli smo, kaj se dogaja," je dejal Heino Falcke iz Observatorija za radio Westerbork na Nizozemskem, še en član raziskovalne skupine.
Svetli radio oddajalec bi se lepo prilegal tik poti Zemljine orbite okoli Sonca, pravijo astronomi. Izračuna se, da je črna luknja dolga približno 14 milijonov milj in bi se zlahka prilegala znotraj orbite Merkurja. Črne luknje so koncentracije snovi tako goste, da niti svetloba ne more ubežati njihovi močni gravitaciji.
Nova opazovanja VLBA so astronomom omogočila najboljši pogled na sistem črne luknje. "Veliko smo bližje temu, da vidimo učinke črne luknje na njeno okolje kot kjerkoli drugje," je dejal Bower.
Osrednja črna luknja Mlečne poti, tako kot njeni bolj masični bratranci v bolj aktivnih galaktičnih jedrih, naj bi črpala material iz svoje okolice in v procesu, ki poganja emisije radijskih valov. Medtem ko nova opažanja VLBA niso dala končnega odgovora o naravi tega procesa, so pomagala izključiti nekatere teorije, je dejal Bower. Glede na najnovejše delo, je pojasnil, so zgornje teorije o naravi radio-oddajnega objekta curki subatomskih delcev, podobni tistim, ki jih vidimo v radijskih galaksijah; in nekatere teorije, ki vključujejo pospeševanje snovi ob robu črne luknje.
Ko so astronomi preiskovali Strelca A * na višjih in višjih radijskih frekvencah, je bila navidezna velikost predmeta manjša. Tudi to dejstvo je, je dejal Bower, pomagalo izključiti nekatere ideje o naravi predmeta. Zmanjšanje opazovane velikosti z naraščajočo frekvenco ali krajšo valovno dolžino daje astronomom tudi mučno tarčo.
"Mislimo, da bomo sčasoma lahko opazovali na dovolj kratkih valovnih dolžinah, da bomo videli presek, ko dosežemo velikost same črne luknje," je dejal Bower. Poleg tega je dejal: "upamo, da bomo v prihodnjih opažanjih videli senco, ki jo daje gravitacijski lečni učinek zelo močne teže črne luknje."
Falcke in njegovi sodelavci so leta 2000 predlagali takšno opazovanje na teoretičnih temeljih in to se zdaj zdi izvedljivo. "Predstavljamo si senco obzorja dogodkov v črni luknji, če bomo v prihodnjih letih dovolj trdo delali," je dodal Falcke.
Znanstveniki so ugotovili, da je "skupna masa črne luknje zelo koncentrirana", pravi Bower. Po njegovih besedah naj bi nova opažanja VLBA zagotavljala "najbolj natančno lokacijo mase supermasivne črne luknje doslej." Natančnost teh opazovanj znanstvenikom omogoča, da lahko rečejo, da mora masa vsaj 40.000 Sončkov prebivati v prostoru, ki ustreza velikosti Zemljine orbite. Vendar ta številka predstavlja le spodnjo mejo mase. Najverjetneje, verjamejo znanstveniki, je vsa masa črne luknje - enaka štirim milijonom Sončkov - skoncentrirana dobro v območju, ki ga zajame radio oddajni objekt.
Za svoje merjenje so morali astronomi narediti mukotrpne dolžine, da bi zaobšli učinek razprševanja plazemske "megle" med Strelcem A * in Zemljo. "Morali smo resnično potisniti svojo tehniko," je dejal Bower.
Bower je nalogo primerjal s tem, da "poskuša videti rumeni gumijasti raček skozi zmrznjeno kozarec tuš kabine." Znanstveniki so s številnimi opažanji, ki so le hranili najkakovostnejše podatke, in matematično odstranili učinek razprševanja plazme, izvedli prvo meritev velikosti Strelca A *.
Poleg Bowerja in Falckeja raziskovalna skupina vključuje še Robina Herrnsteina z univerze Columbia, Jun-Hui Zhaoja iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziko, Millerja Gossa iz Nacionalne radioservisne astronomije in Donalda Backerja z univerze Kalifornija-Berkeley. Falcke je tudi izredni profesor na univerzi v Nijmegenu in gostujoči znanstvenik z Inštituta za radioastronomijo Max-Planck v Bonnu v Nemčiji.
Strelca A * sta februarja 1974 odkrila Bruce Balick, ki je zdaj na Washingtonski univerzi, in Robert Brown, zdaj direktor Nacionalnega centra za astronomijo in ionosfero na Univerzi Cornell. Dokončno je dokazano, da je središče Mlečne poti, okoli katere se vrti preostali del Galaksije. Leta 1999 je Mark Reid iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziko in njegovi sodelavci uporabil opažanja VLBA Strelca A *, da je zaznal gibanje Zemlje v orbiti okoli središča Galaksije in ugotovil, da našem Osončju potrebuje 226 milijonov let, da naredi en krog okoli Galaxy.
Marca 2004 se je 55 astronomov zbralo v Nacionalnem observatoriju za radio astronomijo v Zeleni Banki v Zahodni Virginiji na znanstveni konferenci, ki je slavila odkritje Strelca A * na Green Bank pred 30 leti. Na tej konferenci so znanstveniki odkrili spominsko ploščo na enem od teleskopov odkrivanja.
Zelo dolg osnovni niz, del Nacionalnega observatorija za radio astronomijo, je celinski radioteleskopski sistem na celini z 10, 240-tonsko anteno, ki sega od Havajev do Karibov. Omogoča največjo ločljivo moč ali sposobnost videti natančne podrobnosti katerega koli teleskopa v astronomiji, na Zemlji ali v vesolju.
National Radio Astronomy Observatory je objekt Nacionalne znanstvene fundacije, ki ga upravlja po pogodbi o sodelovanju Associated Universities, Inc.
Izvirni vir: NRAO News Release
