Galaxisunk középpontjában egy olyan régió található, ahol körülbelül 10 millió csillagot csomagolnak mindössze 1 parsec (3,25 fényév) térbe. Ennek középpontjában a Nyilas A * néven ismert szupermasszív fekete lyuk (SMBH) található, amelynek tömege több mint 4 millió nap. A csillagászok évtizedek óta próbálnak jobb képet kapni erről a régióról, abban a reményben, hogy megértsék a működő hihetetlen erőket és azt, hogy ezek miként befolyásolták galaxisunk fejlődését.
Mire találtak egy csillag-sorozatot, amely nagyon közel áll a Nyilas A * -hez (például S1 és S2), amelyeket Einstein általános relativitáselméletének tesztelésére használtak. És az utóbbi időben az UCLA Galactic Center Orbits Initiative csapata felismert egy sor kompakt objektumot, amelyek szintén keringnek az SMBH-n. Ezek a tárgyak gázfelhőknek tűnnek, de csillagokként viselkednek, attól függően, hogy milyen közel vannak pályájukhoz a Nyilas A * -hoz.
A megállapításokat leíró tanulmány, amely a közelmúltban jelent meg a folyóiratban Természet, Dr. Anna Ciurlo vezette a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetemen (UCLA). Amint a kutatásukban rámutatnak, ezek a tárgyak körül keringnek a galaxisunk SMBH-ján, 100-1000 év közötti időszakban. Ezek az objektumok a legtöbb időben kompaktnak tűnnek, de kinyúlnak, amikor a fekete lyuk pályájának legközelebbi pontján vannak.
Munkájuk körülbelül tizenöt éves megfigyelésekre épül, amelyek egyre több ilyen tárgyat azonosítottak galaxisunk központja közelében. Az első tárgyat (később G1 néven) 2005-ben fedezte fel egy csapat, amelyet André Ghez, a Lauren B. Leichtman és Arthur E. Levine asztrofizikai professzor vezet, az UCLA Galaktikus Központ Csoport igazgatója és a tanulmány társszerzője.
Ezt 2012-ben követték, amikor Ghez professzor és kollégái találtak egy második tárgyat (G2), amely 2014-ben szorosan megközelítette a Nyilas A * -ot. Kezdetben a G1 és G2 gázfelhőknek tekintették mindaddig, amíg a Nyilas A * -okat, amelyeket nem aprított meg az SMBH gravitációs vonzása (ami általában történik a gázfelhőkkel, amikor egy fekete lyukhoz közelednek). Amint Ghez kifejtette:
„A legközelebbi megközelítés idején a G2 nagyon furcsa aláírással rendelkezett. Korábban már láttuk, de nem tűnt túl furcsanak, amíg közel nem került a fekete lyukhoz, meghosszabbodott, és gázának nagy része szétesett. Nem volt elég ártalmatlan tárgy, amikor messze volt a fekete lyuktól egy olyanig, amelyet igazán kinyújtottak és torzítottak a legközelebbi megközelítésnél, és elvesztették a külső héját, és most ismét kompaktabbá válik. ”
2018-ban Dr. Cuirlo és egy csillagászok egy nemzetközi csapata (amelybe Ghez professzor is beletartozott) tizenkét évnyi adatot használt fel a W.M. A Keck Observatory és az adaptív optikai technológia (melyet Ghez professzor segített az úttörőnél) ezen objektumok további három (G3, G4 és G5) azonosítására a galaxis központja közelében. Azóta összesen hat objektumot azonosítottak ebben a régióban (G1 - G6).
Ebben a legfrissebb tanulmányban a Dr. Cuirlo vezette csapat 13 éves közeli infravörös adatokat használt fel, amelyeket a W.M. Keck OSIRIS integrált terepi spektrométere e hat objektum keringési pontjainak megvizsgálására. A csillagászok izgalmasan tanulmányozzák ezeket a tárgyakat, mivel lehetőséget adnak a csillagászoknak az általános relativitásellenőrzés tesztelésére - ezt Ghez professzor és munkatársai 2019 nyarán tették.
És amint Mark Morris - az UCLA fizika és csillagászat professzora és a tanulmány társszerzője - elmagyarázta, ezeknek a tárgyaknak a sorsa olyan, amit a csillagászok tudni akarnak, mert várhatóan meglehetősen látványos lenne.
"Az egyik dolog, amely mindenkit izgatott a G tárgyak iránt, az az, hogy azoknak a dolgoknak, amelyek árapályos erőkkel letépnek tőle, amikor a középső fekete lyuk által söpörnek, elkerülhetetlenül bele kell esnie a fekete lyukba" - mondta. "Ha ez megtörténik, akkor valószínűleg lenyűgöző tűzijátékot készíthet, mivel a fekete lyuk által evett anyag felmelegszik és bőséges sugárzást bocsát ki, mielőtt az eltűnik az esemény horizontján."
A Tejút központi régiójának megfigyelése során a kutatócsoport eddig hat tárgy létezését jelentette. Ugyanakkor azt is észrevették, hogy míg a G1 és a G2 pályái nagyon hasonlóak, a másik négy objektum jelentősen különbözik egymástól. Ez természetesen felveti a kérdést, vajon mind a hat objektum hasonló-ea osztályba, vagy a G1 és G2 túlmutat.
Ghez és kollégái ezzel foglalkozva úgy vélik, hogy mind a hat objektum bináris csillag volt, amely az SMBH erős gravitációs ereje miatt egyesült. Ennek a folyamatnak több mint egymillió éve kellett volna teljessé válnia, és jelezheti, hogy a bináris csillagok egyesülése valóban meglehetősen gyakori. Amint Ghez kifejtette:
„A fekete lyukak bináris csillagokat egyesíthetnek. Lehetséges, hogy sok olyan csillag, amelyet megfigyeltünk és nem értettünk, lehet az összefonódások végterméke, amely most nyugodt. Megtanuljuk, hogyan alakulnak a galaxisok és a fekete lyukak. A bináris csillagok és a fekete lyuk kölcsönhatásának módja nagyon különbözik attól, hogy az egyes csillagok miként lépnek kölcsönhatásba más egyedi csillagokkal és a fekete lyukkal. "
Egy másik érdekes megfigyelés, amelyről Ghez csapata 2019. szeptemberében számolt be: az a tény, hogy a Nyilas A * az elmúlt 24 évben világosabb lett - ez azt jelzi, hogy több anyagot fogyaszt. Hasonlóképpen, a 2014-ben megfigyelt G2 nyújtása úgy tűnt, hogy elvonja azt a gázt, amelyet a fekete lyuk a közelmúltban elfogyasztott.
Ez arra utalhat, hogy a környékében zajló csillagok egyesülései Nyilas A * táplálékát táplálják. A legfrissebb megfigyelések azt is kimutatták, hogy míg a G2 külső burkolatából származó gáz drámai módon meg volt húzva, a benne lévő por nem feszült meg nagyon. Ez azt jelenti, hogy valami kompaktnak tartotta a port, ami meggyőző bizonyíték arra, hogy a csillag a G2-ben lehet.
Mint Ciurlo mondta, ez a felfedezés az UCLA Galaktikus Központ Csoport évtizedes megfigyeléseinek köszönhetően vált lehetővé.
“Ghez professzor csoportja több mint 20 év alatt összegyűjtött egyedi adatkészlete tette lehetővé ezt a felfedezést. Most a „G” objektum népessége van, tehát nem egy „egyszeri esemény”, mint például a G2 magyarázata. ”
Időközben a csoport már azonosított néhány további jelöltet, akik tartozhatnának az új tárgyak osztályához, és folytatja elemzését. Ez a kutatás végső soron segít a csillagászoknak megérteni, hogy mi történik a galaxisok többségében, és hogy a csillagok és az SMBH-k közötti interakciók miként segítik a fejlődést.
"A Föld a külvárosban van a galaxis közepéhez képest, amely körülbelül 26 000 fényévnyire van" - mondta Ghez. „Galaxisunk központjában a csillagok sűrűsége milliárdszor nagyobb, mint a galaxisunk részén. A gravitációs vonzás sokkal erősebb. A mágneses terek szélsőségesebbek. A galaxis központja az, ahol a szélsőséges asztrofizika fordul elő - az asztrofizika X-sportja. ”
