Vaizdo kreditas: ESO
Astronomų komanda pastebėjo normalią žvaigždę, kuri artimai peržengia didžiulę juodąją skylę, esančią mūsų Paukščių Tako galaktikos centre. Artimiausiu metu žvaigždė buvo nutolusi nuo juodosios skylės (tris kartus didesniu nei Saulės atstumas iki Plutono) per 17 šviesos valandų. Regiono vaizdai buvo surinkti per 10 metų, naudojant adaptyviąją optikos sistemą Europos pietų observatorijos Paranalinėje observatorijoje.
Tarptautinė astronomų komanda [2], vadovaujama Makso Plancko Nežemiškos fizikos instituto (MPE) tyrėjų, tiesiogiai stebėjo normalią žvaigždę, kuri aplink Didžiąją juodąją skylę skrieja Paukščių Tako galaktikos centre.
Dešimt metų kruopštų matavimą vainikavo unikalių vaizdų, gautų naudojant Adaptyviosios optikos (AO) NAOS-CONICA (NACO) prietaisą [3], 8,2 m ilgio VLT YEPUN teleskopu ESO Paranalinėje observatorijoje, serija. Pasirodo, anksčiau šiais metais žvaigždė artėjo prie centrinės Juodosios skylės per 17 šviesos valandų - tik tris kartus didesnį nei Saulės ir Plutono planetos atstumas - keliaudama ne mažiau kaip 5000 km / sek.
Ankstesni žvaigždžių greičio, esančio netoli Paukščių Tako centro, greičio matavimai ir kintamos rentgeno spinduliuotės iš šios srities matavimai pateikė tvirtiausius įrodymus, kad mūsų namų galaktikoje yra centrinė juodoji skylė ir netiesiogiai matyti, kad tamsi masė koncentracijos, pastebimos daugelyje kitų galaktikų branduolių, greičiausiai taip pat yra labai juodosios skylės. Tačiau dar nebuvo įmanoma atmesti kelių alternatyvių konfigūracijų.
Laikraščio „Science“ publikacijoje, pasirodžiusioje 2002 m. Spalio 17 d. Žurnale „Nature“, ši komanda praneša apie įdomius rezultatus, įskaitant aukštos raiškos vaizdus, leidžiančius atsekti du trečdalius žvaigždės, pažymėtos „S2“, orbitos. Šiuo metu tai yra pati arčiausia pastebima kompaktiško radijo šaltinio ir didžiulės juodosios skylės kandidato „SgrA *“ („Šaulys A“) žvaigždė pačiame Pieno kelio centre. Orbitalinis laikotarpis yra šiek tiek daugiau nei 15 metų.
Nauji matavimai su dideliu pasitikėjimu atmeta, kad centrinę tamsiąją masę sudaro neįprastų žvaigždžių ar elementarių dalelių sankaupa, ir jie mažai abejoja, ar galaktikos, kurioje mes gyvename, centre yra supermasyvi juodoji skylė.
Kvazarai ir juodos skylės
Nuo kvazarų (beveik žvaigždžių radijo šaltinių) atradimo 1963 m. Astrofizikai ieškojo paaiškinimo apie energijos generavimą šiuose šviesiuose Visatos objektuose. Kvazarai gyvena galaktikų centruose ir manoma, kad didžiulė šių objektų skleidžiama energija atsiranda dėl to, kad materija patenka į supermasyvią juodąją skylę ir išskiria gravitacinę energiją per intensyvią spinduliuotę, kol ta medžiaga amžiams neišnyksta į skylę (fizikos terminijoje: „Peržengia įvykio horizontą“ [4]).
Norint paaiškinti nepaprastą kvazarų ir kitų aktyvių galaktikų energijos gamybą, reikia spėlioti juodųjų skylių, kurių masė nuo vieno milijono iki kelių milijardų kartų viršija Saulės masę, buvimą. Pastaraisiais metais buvo sukaupta daug įrodymų, patvirtinančių minėtą kvazarų ir kitų galaktikų „akredituotos juodosios skylės“ modelį, įskaitant tamsiosios masės koncentracijos nustatymą jų centriniuose regionuose.
Tačiau norint vienareikšmiškai įrodyti, reikia atsisakyti visų kitų centrinės masės koncentracijos ne juodųjų skylių konfigūracijų. Tam būtina nustatyti gravitacinio lauko formą labai arti centrinio objekto - o tolimiems kvazariams tai neįmanoma dėl šiuo metu prieinamų teleskopų technologinių apribojimų.
Pieno kelio centras
Mūsų Paukščių Tako galaktikos centras yra pietiniame Šaulio stačiakampyje (Šaulys) ir yra „tik“ 26 000 šviesmečių atstumu [5]. Didelės skyros vaizduose galima išskirti tūkstančius atskirų žvaigždžių centriniame viename šviesmečio pločio regione (tai atitinka maždaug ketvirtadalį atstumo iki „Proxima Centauri“ - žvaigždės, artimiausios Saulės sistemai). .
Šių žvaigždžių judesiais matuojant gravitacinį lauką stebimi naudojant ESO „La Silla“ observatorijos (Čilė) (ir vėliau 10 metrų Kecko teleskopu, Havajai, JAV) 3,5 m naujos technologijos teleskopą (NTT). paskutinis dešimtmetis parodė, kad maždaug 10 milijonų kartų didesnė Saulės masė yra sutelkta tik 10 šviesos dienų spinduliu [5] kompaktiško radijo ir rentgeno šaltinio SgrA * („Šaulys A“) centre. žvaigždžių spiečiaus.
Tai reiškia, kad SgrA * yra greičiausias numanomos juodosios skylės atitikmuo, ir tuo pačiu tai daro „Galaktikos centrą“ geriausiu įrodymu, kad egzistuoja tokios supermasyvios juodosios skylės. Tačiau šie ankstesni tyrimai negalėjo atmesti kelių kitų, ne juodųjų skylių konfigūracijų.
„Tada mums reikėjo dar ryškesnių vaizdų, kad būtų galima išspręsti klausimą, ar įmanoma jokia kita konfigūracija, išskyrus juodąją skylę, ir mes tikėjomės ESO VLT teleskopu, kad galėtume suteikti tokią galimybę“, - aiškina Reinhardas Genzelis, „Max-Planck“ Nežemiškos fizikos instituto direktorius ( MPE) Garchinge netoli Miuncheno (Vokietija) ir šios komandos narys. „Naujasis„ NAOS-CONICA “(NACO) instrumentas, pastatytas glaudžiai bendradarbiaujant tarp mūsų instituto, Makso Planko astronomijos instituto (MPIA: Heidelbergas, Vokietija), ESO ir Paryžiaus-Meudono bei Grenoblio observatorijų (Prancūzija), buvo ką tik sukurtas. ko mums reikėjo norint žengti šį ryžtingą žingsnį į priekį “.
Paukščių Tako centro NACO stebėjimai
Naujasis NACO instrumentas [3] buvo sumontuotas 2001 m. Pabaigoje VLT 8,2 m ilgio YEPUN teleskopu. Jau pradinių bandymų metu buvo sukurta daug įspūdingų vaizdų, iš kurių kai kurie buvo paminėti ankstesniuose ESO pranešimuose spaudai [6].
„Pirmieji stebėjimai šiais metais su NACO iš karto padarė pačius aštriausius ir„ giliausius “Paukščių Tako centro vaizdus, kuriuose labai detaliai parodyta daugybė žvaigždžių tame rajone“, - sako Andreas Eckartas iš Kelno universiteto. dar vienas tarptautinės komandos, kuriai vadovauja Raineris Schlelfas, Tomas Ottas ir Reinhardas Genzelis iš MPE, narys. „Bet mus vis tiek užgriuvo nuostabus šių duomenų rezultatas!“
Suderindama savo infraraudonųjų spindulių atvaizdus su didelės raiškos radijo duomenimis, komanda per dešimt metų sugebėjo nustatyti labai tikslias maždaug tūkstančio žvaigždžių padėtis centrinėje srityje kompaktiško radijo šaltinio SgrA * atžvilgiu, žr. PR nuotr. 23c / 02.
„Kai 2002 m. Gegužės mėn. Į savo analizę įtraukėme naujausius NACO duomenis, negalėjome patikėti savo akimis. Žvaigždė S2, kuri šiuo metu yra arčiausiai „SgrA *“, ką tik atliko greitą šuolį šalia radijo šaltinio. Staiga supratome, kad iš tikrųjų esame liudininkai apie žvaigždės judesį orbitoje aplink centrinę juodąją skylę, pritraukdami ją neįtikėtinai arti to paslaptingo objekto “, - sako labai laimingas Tomas Ottas, kuris dabar dirba MPE komandoje rengdamas daktaro disertaciją .
Orbitoje aplink centrinę juodąją skylę
Dar nebuvo užfiksuotas joks įvykis kaip šis. Šie unikalūs duomenys vienareikšmiškai rodo, kad S2 juda elipsine orbita su SgrA * vienu židiniu, t.y. S2 skrieja aplink SgrA * kaip Žemė skrieja aplink Saulę, plg. dešinysis PR Photo 23c / 02 skydelis.
Puikūs duomenys taip pat leidžia tiksliai nustatyti orbitos parametrus (formą, dydį ir pan.). Pasirodo, kad artimiausias atstumas iki SgrA * S2 buvo pasiektas 2002 m. Pavasarį, kai tuo metu jis buvo tik 17 šviesos valandų [5] atstumu nuo radijo šaltinio arba tik 3 kartus didesnis nei Saulės ir Plutono atstumas. Tuomet jis judėjo daugiau nei 5000 km / s greičiu, arba beveik du šimtus kartų didesniu greičiu, nei Žemės orbita aplink Saulę. Orbitos periodas yra 15,2 metai. Orbita yra gana pailga - ekscentriškumas lygus 0,87 - tai rodo, kad S2 nutolęs nuo centrinės masės tolimiausiame orbitos taške yra apie 10 šviesos dienų [7].
„Dabar mes galime užtikrintai pademonstruoti, kad„ SgrA * “yra tikrai tos centrinės tamsiosios masės, apie kurią mes žinojome, buvimo vieta. Dar svarbiau, kad mūsų nauji duomenys „susitraukė“ keliolika tūkstančių kartų, apimdami tą kelių milijonų saulės masių masę “, - sako MPE doktorantas Raineris Schlelfas ir pirmasis gauto darbo autorius.
Tiesą sakant, modelio skaičiavimai rodo, kad geriausias Juodosios skylės masės įvertinimas Pieno kelio viduryje yra 2,6? 0,2 milijono kartų didesnė už Saulės masę.
Jokių kitų galimybių
Pagal išsamią analizę, pateiktą straipsnyje „Gamta“, kitos anksčiau įmanomos konfigūracijos, tokios kaip labai kompaktiškos neutroninių žvaigždžių grupės, žvaigždžių dydžio juodosios skylės ar mažos masės žvaigždės ar net numanomų sunkiųjų neutrinų rutulys, dabar gali būti visiškai atmestos.
Vienintelė vis dar perspektyvi ne juodosios skylės konfigūracija yra hipotetinė sunkiųjų elementariųjų dalelių, vadinamų bozonais, žvaigždė, kuri atrodytų labai panaši į juodąją skylę. „Vis dėlto“, sako Reinhardas Genzelis, „net jei tokia bozono žvaigždė iš principo yra įmanoma, ji bet kokiu atveju greitai subyrėtų į didžiulę juodąją skylę, todėl aš manau, kad mes beveik išnagrinėjome bylą!“
Kiti pastebėjimai
„Dauguma astrofizikų sutinka, kad nauji duomenys pateikia įtikinamų įrodymų, kad Pieno kelio centre yra supermasyvi juodoji skylė. Tai dar labiau padidina didžiulės juodosios skylės interpretaciją, kai didžiulė tamsiosios masės koncentracija yra daugelio kitų galaktikų centre “, - sako Alvio Renzini, ESO VLT programų mokslininkas.
Taigi, ką dar reikia padaryti? Kitas didelis ieškojimas dabar yra suprasti, kada ir kaip susiformavo šios supermasyvios juodosios skylės ir kodėl beveik kiekvienoje masyvioje galaktikoje yra viena. Centrinių juodųjų skylių susidarymas ir jų pačių priimančiosios galaktikos vis dažniau atrodo kaip viena ir ta pati problema. Iš tiesų, vienas iš išskirtinių VLT iššūkių, kurį reikia išspręsti per ateinančius kelerius metus.
Taip pat nėra abejonių, kad atlikę interferometrinius stebėjimus su instrumentais VLT interferometro (VLTI) ir Didelio žiūrono teleskopo (LBT) metu, tai padarys dar vieną milžinišką šuolį šioje įdomioje tyrimų srityje.
Andreasas Eckartas nusiteikęs optimistiškai: „Turbūt net per ateinančius kelerius metus rentgeno ir radijo stebėjimais bus galima tiesiogiai parodyti įvykio horizonto egzistavimą“.
Originalus šaltinis: ESO žinių laida
