Kujutise krediit: ESO
Meeskond astronoome on märganud, et muidu on normaalne täht tihedalt läbi ülitäpse musta augu, mis varjab meie Linnutee galaktika keskpunkti. Lähimal lähenemisel asus täht mustast august vaid 17 valdetundi (Päikese ja Pluuto vahemaa kolm korda suurem). Piirkonna pilte koguti kümne aasta jooksul adaptiivse optikasüsteemi abil Euroopa Lõunavaatluste Paranali vaatluskeskuses.
Rahvusvaheline astronoomide meeskond [2], mida juhendavad Max-Plancki Maavälise Füüsika Instituut (MPE), on vahetult täheldanud muidu normaalset tähte, kes tiirleb Linnutee galaktika keskmes asuvat ülimaitsvat musta auku.
Kümme aastat vaevarikkaid mõõtmisi on krooninud Adaptive Optics (AO) NAOS-CONICA (NACO) instrumendiga [3] saadud ainulaadsete piltide sari ESO Paranali observatooriumi 8,2-m pikkuse VLT YEPUN teleskoobiga. Selgub, et selle aasta alguses lähenes täht Musta valguse keskosale 17 valgustunni jooksul - see oli vaid kolm korda suurem kui Päikese ja planeedi Pluuto vaheline kaugus -, liikudes kiirusel vähemalt 5000 km / sek.
Linnutee keskpunkti lähedal asuvate tähtede kiiruse ja sellest piirkonnast pärineva muutuva röntgenkiirguse kiiruse varasemad mõõtmised on seni andnud tugevaima tõendi keskse musta augu olemasolust meie kodugalaktikas ja kaudselt, et tume mass teiste galaktikate paljudes tuumades täheldatud kontsentratsioonid on tõenäoliselt ka supermassiivsed mustad augud. Kuid mitut alternatiivset konfiguratsiooni pole veel olnud võimalik välistada.
Läbilõigetes, mis ilmusid teadusajakirjas Nature 17. oktoobril 2002, teatab meeskond nende põnevatest tulemustest, sealhulgas kõrgresolutsiooniga piltide abil, mis võimaldavad jälgida kaks kolmandikku S2 tähistatud tähe orbiidist. See on praegu kompaktse raadioallika ja massiivse musta augu kandidaadi “SgrA *” (“Ambur A”) lähim vaatleja Linnutee keskmes. Orbitaalperiood on veidi üle 15 aasta.
Uued mõõtmised välistavad suure tõenäosusega, et keskne tume mass koosneb ebaharilike tähtede või elementaarsete osakeste kobarast, ning jätavad vähese kahtluse supermassiivse musta augu olemasolust galaktika keskmes, kus me elame.
Kvasarid ja mustad augud
Alates kvaasaride (kvaasitäheliste raadioallikate) avastamisest 1963. aastal on astrofüüsikud otsinud seletust energia tootmisele nendes universumi kõige heledamates objektides. Kvaarid elavad galaktikate keskpunktides ja arvatakse, et nende objektide poolt eralduv tohutu energia on tingitud sellest, et mateeria langeb supermassiivsele mustale augule, vabastades intensiivse kiirguse kaudu gravitatsioonienergia enne, kui see materjal kaob igavesti auku (füüsikaterminoloogias: “Möödub sündmuse horisondi tagant” [4]).
Kvasaride ja teiste aktiivsete galaktikate imelise energiatootmise selgitamiseks tuleb arvata mustade aukude olemasolu, mille mass on Päikese massist miljon kuni mitu miljardit korda suurem. Viimaste aastate jooksul on kogutud palju tõendeid kvaasarite ja muude galaktikate ülaltoodud nn aktiveeruva musta augu mudeli toetuseks, sealhulgas tumeda massi kontsentratsiooni tuvastamiseks nende keskpiirkondades.
Kuid ühemõtteline tõestus nõuab kõigi massi keskse kontsentratsiooni muude võimalike mitte-musta augu konfiguratsioonide välistamist. Selleks on hädavajalik määrata gravitatsioonivälja kuju kesksele objektile väga lähedal - ja see pole praegu saadaolevate teleskoopide tehnoloogiliste piirangute tõttu kaugete kvaasarite jaoks võimalik.
Linnutee keskus
Meie Linnutee galaktika keskpunkt asub Amburi lõunaosas (Ambur) ja asub „ainult” 26 000 valgusaasta kaugusel [5]. Kõrge eraldusvõimega piltide puhul on võimalik märgata tuhandeid üksikuid tähti ühe valgusaasta laiuses keskosas (see vastab umbes neljandikule kaugusest Päikesesüsteemile lähima tähe Proxima Centauri). .
Kasutades nende tähtede liikumist gravitatsioonivälja mõõtmiseks, jälgige neid 3,5-meetrise uue tehnoloogia teleskoobiga (NTT) ESO La Silla observatooriumis (Tšiili) (ja seejärel 10-meetrise Kecki teleskoobiga, Hawaii, USA) viimane kümnend on näidanud, et umbes 3 miljonit korda suurem Päikese mass on koondunud kompaktse raadio- ja röntgeniallika SgrA * (“Ambur A”) keskpunkti vaid 10 valguspäeva raadiuses [5] täheparvest.
See tähendab, et SgrA * on oletatava musta augu kõige tõenäolisem vaste ja samal ajal muudab see Galaktika Keskuse parimaks tõendiks selliste supermassiivsete mustade aukude olemasolu kohta. Need varasemad uurimised ei suutnud siiski välistada mitut muud, mitte musta augu konfiguratsiooni.
"Seejärel vajasime veelgi teravamaid pilte, et lahendada küsimus, kas muu konfiguratsioon kui must auk on võimalik, ja me lootsime ESO VLT teleskoobiga, et neid pakkuda," selgitas Maa-füüsika instituudi Max-Plancki instituudi direktor Reinhard Genzel ( MPE) Müncheni lähedal (Saksamaa) Garchingis ja praeguse meeskonna liige. Uus instrument NAOS-CONICA (NACO), mis on ehitatud tihedas koostöös meie instituudi, Max-Plancki astronoomiainstituudi (MPIA: Heidelberg, Saksamaa), ESO ja Pariisi-Meudoni ja Grenoble'i observatooriumide (Prantsusmaa) vahel, oli just mida meil oli vaja selle otsustava sammu edasi astumiseks ”.
Linnutee keskuse NACO tähelepanekud
Uus NACO instrument [3] paigaldati 2001. aasta lõpus VLT 8,2-m YEPUN teleskoopi. Juba esimeste katsete ajal lõi see palju muljetavaldavaid pilte, millest mõned on olnud varasemate ESO pressiteadete objektiks [6].
"Selle aasta esimesed vaatlused NACO-ga tegid meile kohe kõige teravamad ja" sügavaimad "pildid Linnutee keskusest, mis kunagi tehtud, näidates väga detailselt selles piirkonnas suurt hulka tähti," ütles Andreas Eckart Kölni ülikoolist, veel üks rahvusvahelise meeskonna liige, mida juhivad Rainer Sch? del, Thomas Ott ja Reinhard Genzel MPE-st. "Kuid nende andmete imeline tulemus pidi meid ikkagi jahmatama!"
Kombineerides nende infrapunapilte kõrge eraldusvõimega raadioandmetega, suutis meeskond kümne aasta jooksul kindlaks määrata keskosas väga tuhande tähe väga täpsed asukohad kompaktse raadioallika SgrA * suhtes, vt PR Photo 23c / 02.
„Kui lisasime 2002. aasta mais oma analüüsi uusimad NACO andmed, ei suutnud me oma silmi uskuda. Täht S2, mis on praegu SgrA * -le kõige lähedasem, oli äsja raadioallika lähedal kiiret ümberkäiku teinud. Saime äkki aru, et oleme tegelikult tunnistajaks tähe liikumisele orbiidil keset musta auku, viies selle uskumatult lähedale sellele salapärasele objektile, "räägib väga õnnelik Thomas Ott, kes töötab nüüd MPE meeskonnas oma doktoritöö alal .
Orbiidil keskse musta augu ümber
Ühtegi sellist sündmust pole kunagi varem salvestatud. Need ainulaadsed andmed näitavad ühemõtteliselt, et S2 liigub piki elliptilist orbiiti koos SgrA * -ga ühes fookuses, st S2 tiirleb SgrA * -l nagu Maa tiirleb ümber Päikese, vrd. parempoolne paneel PR Foto 23c / 02.
Suurepärased andmed võimaldavad ka täpselt kindlaks määrata orbitaalparameetrid (kuju, suurus jne). Selgub, et S2 jõudis oma lähima kauguseni SgrA * -ga 2002. aasta kevadel, sel hetkel oli see raadioallikast vaid 17 valgustundi [5] ehk vaid kolm korda suurem kui Päikese-Pluuto vahemaa. Seejärel liikus see kiirusega üle 5000 km / s ehk peaaegu kakssada korda kiiremini kui Maa oma orbiidil Päikese ümber. Orbitaalperiood on 15,2 aastat. Orbiit on üsna piklik - ekstsentrilisus on 0,87 -, mis näitab, et S2 asub keskmisest massist umbes 10 valguspäeva kaugusel kõige kaugemas orbitaalpunktis [7].
„Me suudame nüüd kindlalt näidata, et SgrA * on tõepoolest keskse tumeda massi asukoht, mille olemasolust me teadsime. Veelgi olulisem on see, et meie uued andmed on kahanenud mitu tuhat korda, mille mahus need mitu miljonit päikesemassi sisalduvad, ”ütles Rainer Sch? Del, MPE doktorant ja ka selle tulemuse esimene autor.
Tegelikult näitavad mudeli arvutused nüüd, et Linnutee keskmes oleva musta augu massi parim hinnang on 2,6? 0,2 miljonit korda suurem kui Päikese mass.
Muud võimalused puuduvad
Loodusartiklis esitatud üksikasjaliku analüüsi kohaselt on nüüd võimalik lõplikult välistada muud võimalikud konfiguratsioonid, näiteks väga kompaktsed neutronitähtede klastrid, tähe suurusega mustad augud või väikese massiga tähed või isegi oletatavate raskete neutriinode pall.
Ainus elujõuline mitte-musta augu konfiguratsioon on hüpoteetiline raskete elementaarsete osakeste täht, mida nimetatakse bosoniteks ja mis näeks välja väga sarnane musta auguga. "Kuid" ütleb Reinhard Genzel, "isegi kui selline bosontäht on põhimõtteliselt võimalik, kukub see niikuinii kiiresti supermassiivseks mustaks auguks, nii et ma arvan, et oleme selle juhtumi peaaegu kinni pannud!"
Järgmised tähelepanekud
„Enamik astrofüüsikuid nõustub, et uued andmed pakuvad veenvaid tõendeid selle kohta, et Linnutee keskel on supermassiivne must auk. See muudab veelgi tõenäolisemaks ülimassiivse musta augu tõlgendamise paljude teiste galaktikate keskpunktis tuvastatud tohutu tumeda massi kontsentratsiooni jaoks ”, ütles ESO VLT programmiteadlane Alvio Renzini.
Mida on veel teha? Järgmine suur eesmärk on nüüd aru saada, millal ja kuidas need ülimaitsvad mustad augud tekkisid ja miks näib, et peaaegu kõik massiivsed galaktikad neid sisaldavad. Kesksete mustade aukude ja nende vastuvõtvate galaktikate endi moodustumine näib üha enam olevat ainult üks probleem. Tõepoolest, üks VLT lahendamata väljakutseid lähiaastatel.
Pole ka kahtlust, et interferomeetriliste vaatluste tulek VLT-interferomeetri (VLTI) ja suure binokulaarse teleskoobi (LBT) instrumentidega annab tulemuseks veel ühe hiiglasliku hüppe selles põnevas uurimisvaldkonnas.
Andreas Eckart on optimistlik: "Võib-olla on lähiaastatel isegi võimalik röntgen- ja raadiovaatluste abil sündmushorisondi olemasolu otseselt näidata."
Algne allikas: ESO pressiteade
