Od lat 70. astronomowie teoretycznie twierdzą, że w centrum naszej galaktyki, około 26 000 lat świetlnych od Ziemi, istnieje supermasywna czarna dziura (SMBH) znana jako Strzelec A *. Mierząca około 44 miliony kilometrów średnicy (27,3 miliona mil) i ważąca około 4 miliony mas Słońca, uważa się, że ta czarna dziura miała głęboki wpływ na powstawanie i ewolucję naszej galaktyki.
A jednak naukowcy nigdy nie byli w stanie zobaczyć go bezpośrednio, a jego istnienie wywnioskowano jedynie na podstawie wpływu, jaki wywiera on na gwiazdy i otaczający go materiał. Jednak nowe obserwacje przeprowadzone w ramach współpracy GRAVITY ** przyniosły jak dotąd najbardziej szczegółowe obserwacje materii otaczającej Strzelca A *, co jest najsilniejszym jak dotąd dowodem na istnienie czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej.
Badanie, które opisuje ich odkrycia - „Wykrywanie ruchów orbitalnych w pobliżu ostatniej stabilnej okrągłej orbity masywnej czarnej dziury SgrA *”, która niedawno pojawiła się w czasopiśmie Astronomia i astrofizyka - był kierowany przez Reinharda Genzela z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej Maxa Plancka (MPE) i obejmował różnych naukowców tworzących współpracę GRAVITY.
Współpraca GRAVITY (w skład której wchodzą naukowcy z wielu europejskich instytutów badawczych i uniwersytetów) jest tak nazywana ze względu na ich powiązanie z instrumentem GRAVITY, który jest częścią interferometru Very Large Telescope Interferometer (VLTI) ESO. Instrument ten łączy światło z czterech teleskopów jednostkowych VLT, aby stworzyć wirtualny teleskop o średnicy 130 m (426,5 stóp).
Przez ostatnie dwa lata zespół ten używał tego instrumentu do obserwowania centrum galaktycznego i Sgr A * do obserwowania jego wpływu na otaczające środowisko. Celem tych obserwacji było przetestowanie przewidywań teorii ogólnej teorii względności Einsteina i poznanie SMBH poprzez badanie najbliższego dostępnego kandydata.
Innym celem było poszukiwanie orbitalnych ruchów rozbłysków promieniowania podczerwonego (tzw. „Gorących punktów”) w dysku akrecyjnym Sag A * (pas gazu krążący wokół czarnej dziury). Rozbłyski zdarzają się, gdy gaz, który jest przyspieszany do prędkości relatywistycznych, jest przyciągany jak najbliżej horyzontu zdarzeń czarnej dziury - tak zwanej najbardziej wewnętrznej stabilnej orbity kołowej (ISCO) - bez jego zużycia.
Korzystając z instrumentu GRAVITY na VLTI, zespół zaobserwował rozbłyski dochodzące z pasa, który został przyspieszony do 30% prędkości światła na okrągłej orbicie wokół Sag A *. Nie tylko był to pierwszy raz, gdy zaobserwowano materiał krążący w pobliżu punktu bez powrotu czarnej dziury, ale także najbardziej szczegółowe jak dotąd obserwacje materiału krążącego tak blisko czarnej dziury.
Jak powiedział Oliver Pfuhl, naukowiec z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics i współautor artykułu, w najnowszym komunikacie prasowym ESO:
“Zadziwiające jest obserwowanie materiału krążącego wokół ogromnej czarnej dziury z prędkością 30% prędkości światła. Ogromna wrażliwość GRAVITY pozwoliła nam obserwować procesy akrecji w czasie rzeczywistym z niespotykanymi szczegółami.“
Przeprowadzone przez nich obserwacje potwierdziły również teorię, że Sag A * jest rzeczywiście supermasywną czarną dziurą - znaną również jako „masywny paradygmat czarnej dziury”. Jak wyjaśnił Genzel, osiągnięcie to jest czymś, na co naukowcy czekają od dziesięcioleci. „Zawsze był to jeden z naszych marzeń, ale nie odważyliśmy się mieć nadziei, że stanie się to możliwe tak szybko” - powiedział.
Co ciekawe, nie po raz pierwszy współpraca GRAVITY wykorzystała VLTI do obserwacji centrum naszej galaktyki. Na początku tego roku zespół wykorzystał GRAVITY i spektrograf do zintegrowanych obserwacji pola w instrumencie bliskiej podczerwieni (SINFONI), aby zmierzyć ruchy gwiazdy, gdy przelatywała blisko Sag A *.
Gdy gwiazda (S2) zbliżała się do ekstremalnego pola grawitacyjnego Strzelca A *, zespół zmierzył pozycję i prędkość gwiazdy i porównał je z poprzednimi pomiarami. Po porównaniu ich z różnymi teoriami grawitacji udało im się potwierdzić, że zachowanie gwiazdy było zgodne z przewidywaniami poczynionymi przez Teorię ogólnej teorii względności Einsteina.
Było to duże osiągnięcie, ponieważ po raz pierwszy ogólna teoria względności została potwierdzona w tak ekstremalnym środowisku. Jak wyjaśnił Pfuhl:
“Uważnie monitorowaliśmy S2 i oczywiście zawsze obserwujemy Strzelca A *. Podczas naszych obserwacji mieliśmy szczęście zauważyć trzy jasne rozbłyski wokół czarnej dziury - to był szczęśliwy zbieg okoliczności!“
Ostatecznie te przełomowe obserwacje były możliwe dzięki połączeniu współpracy międzynarodowej i najnowocześniejszych instrumentów. W przyszłości bardziej zaawansowane instrumenty - i ulepszone metody udostępniania danych - z pewnością odblokują jeszcze więcej tajemnic Wszechświata i pomogą naukowcom zrozumieć, jak to się stało.
I koniecznie sprawdź ESOcast, który mówi o tym ostatnim odkryciu, dzięki uprzejmości ESO:
** Współpracę GRAVITY tworzą członkowie Instytutu Fizyki Pozaziemskiej Maxa Plancka, Obserwatorium Paryskiego LESIA, Centre Nationale de Researches Scientifique (CNRS), Instytutu Astronomii Maxa Plancka, Centro de Astrofísica e Gravitação (CENTRA) , Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) i wiele europejskich uniwersytetów.
