Kép jóváírása: ESO
A csillagászok egy csoportja észrevette egy egyébként normál csillagot, hogy közel lépjen a szupermasszív fekete lyukkal, amely a Tejút-galaxisunk központjában rejlik. A legközelebbi megközelítésnél a csillag mindössze 17 fényórával volt a fekete lyuktól (a Nap és Plutó közötti távolság háromszorosa). A régió képeit 10 év alatt gyűjtötték össze az adaptív optikai rendszer segítségével az Európai Déli Megfigyelő Intézet Paranal Obszervatóriumán.
A csillagászok egy nemzetközi csapata [2], amelyet a Max-Planck Földönkívüli Fizika Intézetének (MPE) kutatói vezettek, közvetlenül megfigyelt egy egyébként normál csillagot, amely a Szuperhős fekete lyuk körül kering a Tejút galaxis közepén.
A tíz évig tartó gondos méréseket az Adaptive Optics (AO) NAOS-CONICA (NACO) műszer [3] által az ESO Paranal Obszervatórium 8,2 m-es VLT YEPUN távcsőjével készített egyedi képek sorozata koronázza. Kiderült, hogy ez év elején a csillag 17 fényórán belül megközelítette a Fekete Lyuk középső részét - csupán a Nap és a Plutona bolygó közötti távolság háromszorosát -, miközben legalább 5000 km / sec sebességgel haladt.
A Tejút központja közelében lévő csillagok sebességének korábbi mérései és ebből a területből származó változó röntgenkibocsátás eddig a legerőteljesebb bizonyítékot jelentették egy központi fekete lyuk fennmaradására otthoni galaxisunkban, és hallgatólagosan, hogy a sötét tömeg a más galaxisok sokmagjában megfigyelt koncentrációk valószínűleg szintén szupermasszív fekete lyukak. Számos alternatív konfigurációt azonban még nem lehetett kizárni.
A természettudományos folyóiratban, 2002. október 17-én megjelenő áttekintő cikkben a jelenlegi csapat beszámol izgalmas eredményeiről, ideértve a nagy felbontású képeket is, amelyek lehetővé teszik az S2 jelölésű csillag pályájának kétharmadának a nyomon követését. Jelenleg ez a legjobban megfigyelhető csillag a kompakt rádióforrás és a hatalmas fekete lyukú jelölt „SgrA *” („Nyilas A”) számára a Tejút közepén. A keringési időszak alig több mint 15 év.
Az új mérések nagy bizonyossággal kizárják, hogy a központi sötét tömeg szokatlan csillagokból vagy elemi részecskékből áll, és kevés kétséget hagy a supermasszív fekete lyuk jelenlétéről azon galaxis közepén, amelyben élünk.
Kvazárok és fekete lyukak
A kvazárok (kvázicsillagos rádióforrások) 1963-as felfedezése óta az asztrofizikusok magyarázatot kerestek az univerzum ezen legvilágosabb tárgyainak energiatermelésére. A kvazárok a galaxisok központjában helyezkednek el, és úgy gondolják, hogy ezen objektumok által kibocsátott hatalmas energia annak köszönhető, hogy az anyag egy supermasszív fekete lyukra esik, és intenzív sugárzással szabadítja fel a gravitációs energiát, mielőtt az anyag örökre eltűnik a lyukba (a fizika terminológiájában: „Túlmutat az eseményhorizonton” [4]).
A kvazárok és más aktív galaxisok fantasztikus energiatermelésének magyarázata érdekében feltételeznünk kell a fekete lyukak jelenlétét, amelyek tömege a Nap tömegét egymilliótól több milliárdig terjedheti. Az elmúlt években sok bizonyíték halmozott fel a kvazárok és más galaxisok fenti „akkreditáló fekete lyuk” modelljének alátámasztására, ideértve a sötét tömegkoncentrációkat a központi régióikban.
Az egyértelmű bizonyításhoz azonban ki kell zárni a központi tömegkoncentráció összes lehetséges, nem fekete lyukú konfigurációját. Ehhez feltétlenül meg kell határozni a gravitációs mező alakját a központi objektumhoz nagyon közel - és a távoli kvazárok esetében ez nem lehetséges a jelenleg elérhető távcsövek technológiai korlátai miatt.
A Tejút központja
A Tejút-galaxisunk központja a Nyilas déli felépítésben található (az Íjász), és „csak” 26 000 fényévnyire van [5]. A nagy felbontású képeken különféle csillagok ezreit lehet megkülönböztetni a központi, egy fényév széles régióban (ez körülbelül egynegyedének felel meg a „Proxima Centauri” -ig, a Naprendszerhez legközelebb eső csillag távolságának). .
Ezeknek a csillagoknak a segítségével a gravitációs teret érzékeltetve, megfigyeléseket végezhetnek a 3,5 m-es új technológiai teleszkóppal (NTT) az ESO La Silla Obszervatóriumban (Chile) (majd ezt követően a 10 m-es Keck-távcsövön, Hawaii, USA). az elmúlt évtizedben bebizonyosodott, hogy a Nap tömegének körülbelül háromszorosára eső koncentrációja mindössze 10 fénynap [5] sugarú körében koncentrálódik a kompakt rádió és röntgenforrás SgrA * („Nyilas A”) középpontjában a csillagfürt.
Ez azt jelenti, hogy az SgrA * a feltételezett fekete lyuk legvalószínűbb párja, és ugyanakkor ez a Galaktikus Központ a legjobb bizonyíték az ilyen szupermasszív fekete lyukak létezésére. Ezek a korábbi vizsgálatok azonban nem tudták kizárni számos más, nem fekete lyukú konfigurációt.
„Ezután még élesebb képekre volt szükségünk annak eldöntésére, hogy lehetséges-e a fekete lyukon kívüli bármilyen konfiguráció, és az ESO VLT távcsövére számítottuk, hogy ezeket biztosítsuk” - magyarázza Reinhard Genzel, a Max-Planck Földön kívüli fizikai intézet igazgatója ( MPE) München közelében (Németország), Garchingben és a jelenlegi csapat tagja. „Az új NAOS-CONICA (NACO) eszköz, amelyet szoros együttműködésben építettünk intézetünk, a Max-Planck Csillagászati Intézet (MPIA: Heidelberg, Németország), az ESO és a Párizs-Meudon és Grenoble Obszervatóriumok (Franciaország) között, éppen éppen amire szükségünk volt ennek a döntő lépésnek az előrehozásához ”.
A Tejút központ NACO megfigyelései
Az új NACO műszert [3] 2001 végén telepítették a VLT 8,2 m-es YEPUN távcsőbe. Már az első tesztek során sok lenyűgöző képet készített, amelyek közül néhányról az ESO korábbi sajtóközleményei is voltak [6].
"Az idei első megfigyelések a NACO-val azonnal elkészítették a Tejút Központ éles és legmélyebb képeit, és nagyon sok csillagot mutattak a térségben, nagy részletességgel" - mondja Andreas Eckart a kölni egyetemen. a Rainer Schöll, Thomas Ott és Reinhard Genzel, az MPE vezetõ nemzetközi csapat másik tagja. "De minket még mindig lenyűgözte az adatok csodálatos eredménye!"
Az infravörös képeket és a nagy felbontású rádióadatokat kombinálva a csapat tízéves időszak alatt képes volt körülbelül ezer csillag nagyon pontos helyzetét meghatározni a központi térségben, a kompakt SgrA * rádióforráshoz viszonyítva, lásd PR Photo 23c / 02.
„Amikor 2002. májusában beépítettük elemzésünkbe a legújabb NACO-adatokat, nem tudtuk elhinni a szemünket. Az S2 csillag, amely a legközelebb van az SgrA * -hoz, éppen gyors rálépést hajtott végre a rádióforrás közelében. Hirtelen rájöttünk, hogy valójában egy csillag mozgásának tanúi vagyunk a pályán a középső fekete lyuk körül, hihetetlenül közel ahhoz a titokzatos objektumhoz. ”- mondja egy nagyon boldog Thomas Ott, aki jelenleg az MPE-csapatban dolgozik PhD értekezésén. .
Keringő pályán a központi fekete lyuk körül
Még soha nem rögzítettünk ilyen eseményt. Ezek az egyedi adatok egyértelmûen azt mutatják, hogy S2 egy fókuszban egy SgrA * -al elliptikus pályán halad, vagyis az S2 az SgrA * -ot kering körül, mint ahogy a Föld a Nap körül kerüli, vö. a PR Photo 23c / 02 jobb oldali panele.
A nagyszerű adatok lehetővé teszik az orbitális paraméterek (alak, méret stb.) Pontos meghatározását is. Kiderült, hogy az S2 2002. tavaszán érte el az SgrA * -hoz legközelebbi távolságot, amikor csak 17 fényórát [5] tett meg a rádióforrástól, vagy csak a Nap-Plutó távolságának háromszorosa volt. Ezután több mint 5000 km / s sebességgel haladt, vagyis a Föld sebességének közel kétszörösére esett a körüli pályán a Nap körül. A pálya periódusa 15,2 év. A pálya meglehetősen hosszúkás - az excentricitás 0,87 -, ami azt jelzi, hogy az S2 körülbelül 10 fénynap van a központi tömegtől a legtávolabbi körüli pályán [7].
„Most már bizonyossággal meg tudjuk mutatni, hogy az SgrA * valóban a központi sötét tömeg helye, amelyről tudtuk, hogy létezik. Még ennél is fontosabb, hogy új adataink több ezer tényezővel „zsugorodtak” annak a térfogatnak, amelyben a több millió napenergiát tartalmazzák ”- mondja Rainer Sch? Del, az MPE doktorandusa és a kapott cikk első szerzője.
Valójában a modellszámítások azt mutatják, hogy a Tejút közepén lévő fekete lyuk tömegének legjobb becslése 2,6? A Nap tömegének 0,2 millió szorzata.
Nincs más lehetőség
A Nature cikkben bemutatott részletes elemzés szerint más korábban lehetséges konfigurációk, mint például a nagyon kompakt neutroncsillagok, csillagméretű fekete lyukak vagy kis tömegű csillagok, vagy akár a feltételezett nehéz neutrinók gömbje, most kizárhatók.
Az egyetlen továbbra is életképes nem fekete lyuk-konfiguráció a boszonoknak nevezett nehéz elemi részecskék hipotetikus csillaga, amely nagyon hasonlít a fekete lyukhoz. "Ugyanakkor" - mondja Reinhard Genzel -, még ha elvileg is lehetséges egy ilyen bozon-csillag, az mindenesetre gyorsan szupermasszív fekete lyukká alakulna össze, tehát azt hiszem, hogy máris meglehetõsen megbeszéltük az esetet!
Következő megfigyelések
„A legtöbb asztrofizikus elfogadná, hogy az új adatok meggyőző bizonyítékokat szolgáltatnak arról, hogy a Tejút közepén létezik egy szupermasszív fekete lyuk. Ez még valószínűbbé teszi a szupermasszív fekete lyuk értelmezését sok más galaxis közepén észlelt hatalmas sötét tömeg koncentráció szempontjából. ”- mondta Alvio Renzini, az ESO VLT programtudósa.
Tehát mit kell még tenni? A következő nagy küldetés az, hogy megértsük, mikor és hogyan alakultak ki ezek a szupermasszív fekete lyukak, és miért látszik, hogy szinte minden hatalmas galaxis tartalmaz egyet. A központi fekete lyukak kialakulása és maguk a gazda galaxisok kialakulása egyre inkább csak egy probléma. Valójában a VLT egyik kiemelkedő kihívása, amelyet a következő néhány évben meg kell oldani.
Az sem kétséges, hogy az interferometrikus megfigyelések a VLT Interferométerrel (VLTI) és a Nagy Binokuláris Teleszkóppal (LBT) érkező műszerekkel egy újabb óriási ugrást eredményeznek ezen az izgalmas kutatási területen.
Andreas Eckart optimista: "Valószínűleg a következő években még röntgen- és rádiómegfigyelésekkel is lehetséges az eseményhorizont létezésének közvetlen bemutatása."
Eredeti forrás: az ESO sajtóközleménye
