I sentrum av galaksen vår ligger en region hvor omtrent 10 millioner stjerner er pakket inn i bare 1 parsec (3,25 lysår) av verdensrommet. I sentrum av dette ligger det supermassive sorte hullet (SMBH) kjent som Skytten A *, som har en masse på over 4 millioner soler. I flere tiår har astronomer prøvd å få et bedre blikk på denne regionen i håp om å forstå de utrolige kreftene som er på jobb og hvordan de har påvirket utviklingen av galaksen vår.
Det de har funnet inkluderer en serie stjerner som går i bane rundt Skytten A * (som S1 og S2), som er blitt brukt til å teste Einsteins teori om generell relativitet. Og nylig oppdaget et team fra UCLAs Galactic Center Orbits Initiative en serie kompakte objekter som også går i bane rundt SMBH. Disse gjenstandene ser ut som gassskyer, men oppfører seg som stjerner, avhengig av hvor nær de er i banene sine til Skytten A *.
Studien som beskriver funnene deres, som nylig dukket opp i tidsskriftet Natur, ble ledet av Dr. Anna Ciurlo fra University of California, Los Angeles (UCLA). Som de indikerer i studien, går disse objektene i bane rundt vår galakse SMBH med en periode på mellom 100 til 1000 år. Disse gjenstandene ser kompakte ut mest mulig av tiden, men strekker seg når de er på det nærmeste punktet i banene sine til det sorte hullet.
Arbeidet deres bygger på omtrent femten år med observasjoner som har identifisert flere og flere av disse objektene nær sentrum av galaksen. Den første gjenstanden (senere kalt G1) ble oppdaget i 2005 av et team ledet av Andrea Ghez, Lauren B. Leichtman og Arthur E. Levine professor i astrofysikk, direktør for UCLA Galactic Center Group og en medforfatter på denne studien.
Dette ble fulgt i 2012 da prof. Ghez og hennes kolleger fant en andre gjenstand (G2) som gjorde en nær tilnærming til Skytten A * i 2014. Opprinnelig ble G1 og G2 antatt å være gasskyer til de kom nærmest tilnærming til Skytten A * s og ble ikke strimlet av SMBHs gravitasjonstrekk (som er det som normalt skjer med gasskyer når du nærmer deg et svart hull). Som Ghez forklarte:
“På det nærmeste tidspunktet hadde G2 en veldig merkelig signatur. Vi hadde sett det før, men det så ikke så sært ut før det kom nær det svarte hullet og ble langstrakt, og mye av gassen hans ble revet fra hverandre. Det gikk fra å være et ganske uskyldig objekt når det var langt fra det sorte hullet til det som virkelig ble strukket ut og forvrengt ved sin nærmeste tilnærming og mistet det ytre skallet, og nå blir det mer kompakt igjen. "
I 2018 brukte Dr. Cuirlo og et internasjonalt team av astronomer (som inkluderer prof. Ghez) tolv års data samlet av W.M. Keck Observatory og adaptiv optikk-teknologi (som prof. Ghez hjalp pionerene) med å identifisere ytterligere tre av disse objektene (G3, G4 og G5) nær galakas sentrum. Siden den tid er totalt seks objekter identifisert i denne regionen (G1 - G6).
I denne siste studien brukte teamet ledet av Dr. Cuirlo 13 år med nærinfrarød data oppnådd av W.M. Kecks integrerte feltspektrometer for OSIRIS for å undersøke banene til disse seks objektene. Astronomer er spennende å studere disse objektene fordi de gir astronomer en mulighet til å teste generell relativitet - noe professor Ghez og hennes kolleger gjorde sommeren 2019.
Og som Mark Morris - en UCLA-professor i fysikk og astronomi og en medforfatter på studien - forklarte, skjebnen til disse objektene er noe astronomer vil vite fordi den forventet å være ganske spektakulær.
"Noe av det som har gjort at alle er begeistret for G-objektene, er at tingene som blir trukket av dem av tidevannskrefter når de sveiper ved det sentrale sorte hullet, uunngåelig må falle inn i det sorte hullet," sa han. "Når det skjer, kan det være i stand til å produsere et imponerende fyrverkeri, siden materialet som spises av det sorte hullet vil varme opp og avgi rikelig stråling før det forsvinner over hele hendelseshorisonten."
I løpet av observasjonen av Melkeveiens sentrale region har forskergruppen rapportert om eksistensen av seks gjenstander så langt. Imidlertid merket de også at mens G1 og G2 har veldig like bane, skiller de andre fire gjenstandene seg betydelig. Dette gir naturlig nok spørsmålet om alle seks er en lignende klasse av objekter, eller G1 og G2 er outliers.
Ghez og hennes kolleger tar opp dette og mener at alle seks gjenstandene var binære stjerner som slo seg sammen på grunn av SMBHs sterke tyngdekraft. Denne prosessen ville tatt mer enn 1 million år å fullføre og kan være en indikasjon på at binære stjernesammenslåinger faktisk er ganske vanlige. Som Ghez forklarte:
“Svarthull driver kanskje binære stjerner til å slå seg sammen. Det er mulig at mange av stjernene vi har sett og ikke forstår, kan være sluttproduktet av fusjoner som er rolige nå. Vi lærer hvordan galakser og sorte hull utvikler seg. Måten binære stjerner interagerer med hverandre og med det sorte hullet er veldig forskjellig fra hvordan enkeltstjerner samhandler med andre enkeltstjerner og med det sorte hullet. ”
En annen interessant observasjon, som teamet til Ghez rapporterte om i september 2019, er det faktum at Skytten A * har vokst lysere de siste 24 årene - en indikasjon på at det bruker mer stoff. På samme måte så strekningen av G2 som ble observert i 2014 ut til å trekke gass bort fra den som kan ha blitt fortært av det sorte hullet.
Dette kan være en indikasjon på at stjernens sammenslåing som finner sted i nærheten nærer Skytten A *. De nyeste observasjonene viste også at mens gassen fra G2s ytre skall ble strukket dramatisk, så ble ikke støvet inne i den strukket mye. Dette betyr at noe holdt støvet kompakt, noe som er overbevisende bevis på at stjerne kan være inne i G2.
Som Ciurlo sa, ble denne oppdagelsen muliggjort takket være flere tiårers observasjoner av UCLA Galactic Center Group.
“Det unike datasettet som professor Ghez har samlet i løpet av mer enn 20 år, var det som tillot oss å oppdage denne oppdagelsen. Vi har nå en populasjon av ‘G’-objekter, så det er ikke snakk om å forklare en‘ engangshendelse ’som G2.»
I mellomtiden har teamet allerede identifisert noen få andre kandidater som kan tilhøre denne nye klassen av objekter og fortsetter å analysere dem. Til syvende og sist vil denne forskningen hjelpe astronomer til å forstå hva som skjer i de fleste galakser og hvordan samhandling mellom stjerner og SMBHs i kjernene deres er med på å drive deres evolusjon.
"Jorden er i forstedene sammenlignet med sentrum av galaksen, som ligger rundt 26 000 lysår unna," sa Ghez. “Sentrum av vår galakse har en tetthet på stjerner som er en milliard ganger høyere enn vår del av galaksen. Tyngdekraften er så mye sterkere. Magnetfeltene er mer ekstreme. Sentrum av galaksen er der ekstrem astrofysikk forekommer - astrofysikkens X-idretter. ”
