DENVER - Astronomowie obserwowali, jak szybka chmura gazu uderza w materię, zasysając ją w kierunku Strzelca A * - supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej - a następnie ucieka w przestrzeń kosmiczną. Teraz uważne obserwacje ujawniły, jak bardzo chmura gazu, którą astronomowie nazwali G2, spowolniła po zderzeniu.
Ten pomiar mówi naukowcom coś ważnego: gęstość gorącej materii otaczającej Strzelca A *, który jest najbliższą znaną supermasywną czarną dziurą na Ziemi. Strzelec A * (SagA *) jest cichy, co oznacza, że nie pochłania ogromnego dysku materii i nie odpala dżetów. Ale wciąż jest w nim coś gorącego i świecącego, czego fizycy nie rozumieją zbyt dobrze. Zderzenie z G2 daje astronomom jedną z ich najlepszych wskazówek na temat tego, z czego wykonany jest ten świecący pierścień.
„Była taka siła oporu. Sprawa stała się wolniejsza” - powiedział Stefan Gillessen, astronom z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej Maxa Plancka w Garching w Niemczech.
Gillessen powiedział, że spowolnienie G2 udowodniło, że w bezpośrednim sąsiedztwie czarnej dziury było coś istotnego.
Fizycy wykryli to spowolnienie, wykorzystując dane ze współpracy GRAVITY w Very Large Telescope (VLT) w Chile. GRAVITY łączy światło podczerwone ze wszystkich czterech teleskopów VLT, tworząc jeden wyjątkowo ostry obraz. To pozwoliło badaczom na niespotykany dotąd widok bliskiego chybienia obiektu z czarną dziurą.
„No więc oczywiście fajnie było oglądać, ale teraz zamieniliśmy to w coś użytecznego” - powiedział Gillessen Live Live. „Zmierzyliśmy atmosferę wokół czarnej dziury w promieniu, co wcześniej było całkowicie niedostępne”.
G2 sam w sobie jest dziwnym obiektem: plamistą masą ciepłego gazu, który może mieć układ gwiazd lub dwa w środku, ale nie jest związany grawitacyjnie niczym oczywistym, powiedział Gillessen. Zamiast tego płynie płynnie wzdłuż bliskiej, eliptycznej orbity wokół SagA * i zbliża się bardzo blisko czarnej dziury na jednym końcu.
W 2015 roku naukowcy wiedzieli, że G2 ma się wkrótce zbliżyć do czarnej dziury. I wtedy myśleli, że może stworzyć fajerwerki, wpadając do samej czarnej dziury. Tak się nie stało, co rozczarowało niektórych obserwatorów. Ale dało to Gillessenowi i jego zespołowi szansę na dokonanie pomiaru zmiany prędkości.
Gillessen i jego współpracownicy opublikowali swój pomiar 25 stycznia w The Astrophysical Journal, a Gillessen przedstawił swoje wyniki na kwietniowym spotkaniu American Physical Society w Denver.
Podejrzewali, że G2 może zwolnić z powodu innej chmury zwanej G1. G1 już odsuwa się od czarnej dziury, kiedy została odkryta, wzdłuż podobnej, ale mniejszej i wolniejszej orbity do G2. Zespół podejrzewał, że oba mogą być ze sobą powiązane, i że G1 porusza się wolniej, ponieważ niedawno doszło do bliskiego spotkania z atmosferą czarnej dziury.
A kiedy G2 uderzyło w świecący pierścień otaczający SagA *, zbyt zwolniło, choć nie aż tak bardzo. Różnica, jak zasugerowali naukowcy, może wynikać z tego, że G1 już oczyścił ścieżkę dla swojego bliźniaka. Odkryli, że G2, który ze względu na swoją dużą prędkość znajdował się na orbicie ponad 300 lat wokół czarnej dziury, zwolnił i znajduje się na znacznie krótszej ścieżce orbitalnej. Powrót do najbliższego podejścia powinien zająć zaledwie 50 lat. Wpadnie całkowicie do czarnej dziury w latach 50.
Korzystając z modeli zderzenia, naukowcy wykazali, że to spowolnienie sugeruje atmosferę około 4000 cząstek na centymetr sześcienny w odległości 1000 razy większej niż promień horyzontu zdarzeń czarnej dziury. Jest to o wiele mniej gęste niż atmosfera ziemska, ale wciąż znaczące. To dane, których mogą użyć astrofizycy modelujący ciemną, cichą czarną dziurę w centrum naszej galaktyki, powiedział Gillessen. A SagA * to teraz gorący temat. Jest to kolejna czarna dziura, którą uchwyci teleskop Event Horizon (EHT), który niedawno wyprodukował pierwszy obraz czarnej dziury M87. Dzięki spokojnej naturze SagA * będzie ona zupełnie inna niż czarna dziura, którą EHT już widział.
Teraz naukowcy wiedzą nieco więcej o tym, jak wygląda jego bezpośrednie sąsiedztwo.
