Kreditna slika: ESO
Skupina astronomov je opazila sicer normalno zvezdo, ki se je približala supermasivni črni luknji, ki vre v središču naše galaksije Mlečne poti. Pri najbližjem približevanju je bila zvezda oddaljena le 17 svetlobnih ur od črne luknje (trikrat večja razdalja Sonca do Plutona). Slike regije so bile zbrane v desetih letih s pomočjo sistema prilagodljive optike v Paralnem observatoriju Evropskega južnega observatorija.
Mednarodna ekipa astronomov [2], ki jo vodijo raziskovalci z Inštituta za zunajzemeljsko fiziko Max-Planck (MPE), je neposredno opazovala sicer normalno zvezdo, ki kroži nad supermasivno črno luknjo v središču Galaksije Mlečne poti.
Deset let mukotrpnih meritev je kronala vrsta edinstvenih slik, pridobljenih z instrumentom Adaptive Optics (AO) NAOS-CONICA (NACO) [3] na 8,2-metrskem teleskopu VLT YEPUN na observatoriju ESO Paranal. Izkazalo se je, da se je v začetku tega leta zvezda približala osrednji Črni luknji v 17 svetlobnih urah - le trikratno razdaljo med Soncem in planetom Plutonom - med potovanjem s hitrostjo najmanj 5000 km / sek.
Prejšnje meritve hitrosti zvezd v bližini središča Mlečne poti in spremenljive rentgenske emisije s tega območja so dale najmočnejši dokaz o obstoju osrednje Črne luknje v naši domači galaksiji in implicitno, da je temna masa koncentracije, ki jih vidimo v številnih jedrih drugih galaksij, so verjetno tudi supermasivne črne luknje. Vendar več alternativnih konfiguracij še ni bilo mogoče izključiti.
V prelomnem prispevku, objavljenem v raziskovalni reviji Nature, 17. oktobra 2002, pričujoča ekipa poroča o svojih vznemirljivih rezultatih, vključno s slikami visoke ločljivosti, ki omogočajo sledenje dveh tretjin orbite zvezde, imenovane "S2". Trenutno je najbolj kompaktna zvezda kompaktnega radijskega vira in ogromen kandidat za črno luknjo "SgrA *" ("Strelec A") v samem središču Mlečne poti. Orbitalno obdobje je nekaj več kot 15 let.
Nove meritve z velikim zaupanjem izključujejo, da osrednjo temno maso sestavlja skupina nenavadnih zvezd ali elementarnih delcev, in puščajo dvom o prisotnosti supermasivne črne luknje v središču galaksije, v kateri živimo.
Kvazarji in črne luknje
Že od odkritja kvazarjev (kvazizvezdnih radijskih virov) leta 1963 so astrofiziki iskali razlago proizvodnje energije v teh najbolj svetlečih objektih v vesolju. Kvazarji prebivajo v središčih galaksij in verjame se, da je ogromna energija, ki jo oddajajo ti predmeti, zaradi snovi, ki pade na supermasivno Črno luknjo in sprosti gravitacijsko energijo z intenzivnim sevanjem, preden ta material za vedno izgine v luknjo (v fizikalni terminologiji: „Preide onkraj obzorja dogodkov“ [4]).
Da bi razložili ogromno proizvodnjo energije kvazarjev in drugih aktivnih galaksij, je treba predvideti prisotnost črnih lukenj z maso od milijona do nekaj milijardkrat večje od mase Sonca. V preteklih letih se je nabralo veliko dokazov v podporo zgoraj omenjenemu modelu "akreditiranja črne luknje" za kvazarje in druge galaksije, vključno z odkrivanjem koncentracij temne mase v njihovih osrednjih regijah.
Vendar nedvoumen dokaz zahteva izključitev vseh drugih konfiguracij centralne mase, ki niso črne luknje. Za to je nujno določiti obliko gravitacijskega polja zelo blizu osrednjega objekta - in to za oddaljene kvazarje ni mogoče zaradi tehnoloških omejitev trenutno dostopnih teleskopov.
Središče Mlečne poti
Središče naše galaksije Mlečna pot se nahaja v južnem konstalaciji Strelca (Strelec) in je oddaljeno le 26.000 svetlobnih let [5]. Na slikah z visoko ločljivostjo je mogoče opaziti na tisoče posameznih zvezd v osrednjem območju enega svetlobnega leta (to ustreza približno četrtini razdalje "Proxima Centauri", zvezdi, ki je najbližja sončnemu sistemu) .
Z uporabo gibov teh zvezd za preizkušanje gravitacijskega polja opažamo s 3,5-metrskim teleskopom nove tehnologije (NTT) na ESO Observatoriju La Silla (Čile) (in nato na 10-metrskem teleskopu Keck, Havaji, ZDA) nad v zadnjem desetletju so pokazali, da je masa približno 3 milijona krat Sonce skoncentrirana v polmeru le 10 svetlobnih dni [5] kompaktnega radijskega in rentgenskega vira SgrA * ("Strelec A") v središču zvezdnega grozda.
To pomeni, da je SgrA * najverjetnejši nasprotnik domnevne črne luknje, hkrati pa je Galaktični center najboljši dokaz za obstoj takšnih supermasivnih črnih lukenj. Vendar pa prejšnje preiskave niso mogle izključiti več drugih konfiguracij, ki niso črne luknje.
"Nato smo potrebovali še ostrejše slike, da rešimo vprašanje, ali je možna kakršna koli konfiguracija, razen črne luknje, in računali smo, da bomo to zagotovili v teleskopu ESO VLT," razlaga Reinhard Genzel, direktor Max-Planckovega inštituta za nezemeljsko fiziko ( MPE) v Garchingu pri Münchnu (Nemčija) in član sedanje ekipe. "Novi instrument NAOS-CONICA (NACO), zgrajen v tesnem sodelovanju med našim inštitutom, Max-Planck inštitutom za astronomijo (MPIA: Heidelberg, Nemčija), ESO ter Observatoriji Paris-Meudon in Grenoble (Francija), je bil pravkar kaj potrebujemo, da naredimo ta odločilen korak naprej “.
Opazovanja NACO centra Mlečna pot
Novi instrument NACO [3] je bil nameščen konec leta 2001 na teleskopu VLT 8,2 m YEPUN. Že med prvimi testi je ustvaril veliko impresivnih slik, od katerih so bile nekatere predmet prejšnjih sporočil ESO za javnost [6].
"Prva opažanja z NACO v tem letu so nam takoj dala najostrejše in" najgloblje "slike Centra Milky Way, ki so na tem območju zelo natančno prikazale veliko zvezd," pravi Andreas Eckart z univerze v Kölnu, še en član mednarodne ekipe, ki jo vodijo Rainer Sch? del, Thomas Ott in Reinhard Genzel iz MPE. "Ampak še vedno bi nas preplavili čudoviti izidi teh podatkov!"
Z združevanjem infrardečih slik z radijskimi podatki z visoko ločljivostjo je ekipa lahko v desetletnem obdobju določila zelo natančne položaje približno tisoč zvezd v osrednjem območju glede na kompaktni radijski vir SgrA *, glejte PR Photo 23c / 02.
„Ko smo maja 2002 v analizo vključili najnovejše podatke NACO, nismo mogli verjeti svojim očem. Zvezda S2, ki je trenutno najbližja SgrA *, je pravkar opravila hiter zalet v bližini radijskega vira. Kar naenkrat smo ugotovili, da smo dejansko priča gibanju zvezde v orbiti okoli osrednje črne luknje, ki jo je neverjetno približala tistemu skrivnostnemu predmetu, "pravi zelo vesel Thomas Ott, ki zdaj dela v skupini MPE pri svojem doktorskem delu. .
V orbiti okoli osrednje črne luknje
Nobenega takega dogodka še ni bilo. Ti edinstveni podatki nedvoumno kažejo, da se S2 v enem žarišču giblje po eliptični orbiti s SgrA *, tj. S2 kroži SgrA *, kot Zemlja kroži proti Soncu, prim. desna plošča PR fotografije 23c / 02.
Vrhunski podatki omogočajo tudi natančno določitev orbitalnih parametrov (oblika, velikost itd.). Izkazalo se je, da je S2 dosegel svojo najbližjo razdaljo do SgrA * spomladi 2002, v tistem trenutku pa je bil od radijskega vira oddaljen le 17 svetlobnih ur [5], kar je samo 3-krat večja razdalja med Soncem in Plutonom. Nato se je gibal s hitrostjo več kot 5000 km / s, kar je skoraj dvestokrat večja hitrost Zemlje v njeni orbiti okoli Sonca. Orbitalno obdobje je 15,2 leta. Orbita je precej podolgovata - ekscentričnost je 0,87 - kar kaže, da je S2 oddaljen približno 10 svetlobnih dni od osrednje mase v najbolj oddaljeni orbitalni točki [7].
»Zdaj lahko z gotovostjo dokažemo, da je SgrA * resnično lokacija osrednje temne mase, za katero smo vedeli, da obstaja. Še pomembneje je, da so se naši novi podatki "skrčili" za nekaj tisoč volumnov, znotraj katerih je teh nekaj milijonov sončne mase, "pravi doktor doktorja Rainer Sch? Del na MPE in tudi prvi avtor izhajajočega prispevka.
Dejansko modelni izračuni zdaj kažejo, da je najboljša ocena mase Črne luknje v središču Mlečne poti 2,6? 0,2 milijona krat večje od mase Sonca.
Drugih možnosti ni
Glede na podrobno analizo, ki je bila predstavljena v članku Nature, je zdaj mogoče dokončno izključiti druge prej mogoče konfiguracije, kot so zelo kompaktni grozdi nevtronskih zvezd, črne luknje zvezd ali majhne zvezde ali celo kroglica domnevnih težkih nevtrinov.
Edina še vedno sposobna konfiguracija črne luknje je hipotetična zvezda težkih elementarnih delcev, imenovanih bozoni, ki bi bila videti zelo podobna črni luknji. "Vendar", pravi Reinhard Genzel, "tudi če je takšna bosonska zvezda načeloma mogoča, bi se tako ali tako hitro zrušila v supermasivno črno luknjo, tako da mislim, da smo zadevo že precej prijeli!"
Naslednja stališča
"Večina astrofizikov bi se strinjala, da novi podatki zagotavljajo prepričljiv dokaz, da v središču Mlečne poti obstaja supermasivna črna luknja. Zaradi tega je še bolj verjetno razlaga supermasivne črne luknje za ogromno koncentracijo temne mase, ki je bila odkrita v središču mnogih drugih galaksij, "pravi Alvio Renzini, znanstvenik programa VLT pri ESO.
Kaj je torej še treba storiti? Naslednje veliko prizadevanje je razumeti, kdaj in kako so nastale te supermasivne črne luknje in zakaj se zdi, da skoraj vsaka ogromna galaksija vsebuje takšno. Oblikovanje osrednjih črnih lukenj in samih galaksij gostiteljic se vedno bolj pojavlja le kot ena težava. Dejansko je eden od izjemnih izzivov, ki ga mora VLT rešiti v naslednjih nekaj letih.
Prav tako ni malo dvoma, da bodo prihajali do interferometričnih opazovanj z instrumenti na VLT Interferometru (VLTI) in Velikem daljnoglednem teleskopu (LBT), kar bo povzročilo še en velik preskok na tem vznemirljivem področju raziskav.
Andreas Eckart je optimističen: "Morda bo mogoče z rentgenskimi in radijskimi opazovanji v naslednjih nekaj letih neposredno pokazati obstoj dogodkovnega obzorja."
Izvirni vir: ESO News Release
