Bildekreditt: NRAO
Tretti år etter at astronomer oppdaget den mystiske gjenstanden i det nøyaktige sentrum av Melkeveis galaksen, har et internasjonalt team av forskere endelig lyktes med å direkte måle størrelsen på det objektet, som omgir et svart hull nesten fire millioner ganger mer massivt enn solen. Dette er den nærmeste teleskopiske tilnærmingen til et svart hull så langt og setter en stor grense for astrofysikk innen rekkevidde for fremtidige observasjoner. Forskerne brukte National Science Foundation 's Very Long Baseline Array (VLBA) radioteleskop for å gjøre gjennombruddet.
"Dette er et stort skritt fremover," sa Geoffrey Bower fra University of California-Berkeley. “Dette er noe som folk har ønsket å gjøre i 30 år,” siden det galaktiske sentrumsobjektet, kalt Skytten A * (uttales “A-star”), ble oppdaget i 1974. Astronomene rapporterte om forskningen sin i 1. aprilutgaven av Science Express.
"Nå har vi en størrelse for objektet, men mysteriet om dens eksakte natur gjenstår fortsatt," la Bower til. Det neste trinnet, forklarte han, er å lære sin form, "slik at vi kan se om det er jetfly, en tynn disk eller en sfærisk sky."
Melkeveiens sentrum, 26 000 lysår fra Jorden, er tilslørt av støv, så teleskoper med synlig lys kan ikke studere objektet. Mens radiobølger fra Galaxys sentrale region kan trenge gjennom støvet, blir de spredt av turbulent ladet plasma i rommet langs siktlinjen til jorden. Denne spredningen hadde frustrert tidligere forsøk på å måle størrelsen på den sentrale gjenstanden, på samme måte som tåke tåker blending fra fjerne fyrtårn.
"Etter 30 år har endelig radioteleskoper løftet tåken, og vi kan se hva som skjer," sa Heino Falcke, fra Westerbork Radio Observatory i Nederland, et annet medlem av forskerteamet.
Det lyse, radioemitterende objektet ville passe pent rett innenfor banen til jordens bane rundt sola, sa astronomene. Selve det sorte hullet, beregner de, er omtrent 14 millioner miles over, og ville lett kunne passe inn i bane til Merkur. Sorte hull er konsentrasjoner av materie så tett at ikke engang lys kan unnslippe deres kraftige tyngdekraft.
De nye VLBA-observasjonene ga astronomene sitt beste utseende ennå på et svart hullsystem. "Vi er mye nærmere å se effekten av et svart hull på miljøet her enn andre steder," sa Bower.
Melkeveiens sentrale sorte hull, som sine mer massive kusiner i mer aktive galaktiske kjerner, antas å trekke inn materiale fra omgivelsene, og i prosessen som driver utslippet fra radiobølgene. Selv om de nye VLBA-observasjonene ikke har gitt et endelig svar på arten av denne prosessen, har de bidratt til å utelukke noen teorier, sa Bower. Basert på det siste arbeidet, forklarte han, er de mest gjenværende teoriene for arten av det radioutsendende objektet jetfly av subatomære partikler, som ligner de som sees i radiogalakser; og noen teorier som involverer stoff som akselereres nær kanten av det sorte hullet.
Da astronomene studerte Skytten A * ved høyere og høyere radiofrekvenser, ble den tilsynelatende størrelsen på objektet mindre. Også dette faktum, sa Bower, var med på å utelukke noen ideer om gjenstandens art. Nedgangen i observert størrelse med økende frekvens, eller kortere bølgelengde, gir også astronomene et pirrende mål.
"Vi tror vi etter hvert kan observere med korte nok bølgelengder til at vi vil se en avskjæring når vi når størrelsen på selve det sorte hullet," sa Bower. I tillegg sa han, "i fremtidige observasjoner håper vi å se en 'skygge' støpt av en gravitasjonslinsevirkning av det svarte hullets meget sterke tyngdekraft."
I 2000 foreslo Falcke og kollegene en slik observasjon på teoretisk grunnlag, og det virker nå mulig. "Å avbilde skyggen av det sorte hullets begivenhetshorisont er nå innen rekkevidde, hvis vi jobber hardt nok de kommende årene," la Falcke til.
En annen konklusjon forskerne nådde er at "den totale massen til det sorte hullet er veldig konsentrert," ifølge Bower. De nye VLBA-observasjonene gir, sa han, den "mest presise lokaliseringen av massen til et supermassivt svart hull noensinne." Presisjonen til disse observasjonene lar forskerne si at en masse på minst 40 000 soler må oppholde seg i et rom som tilsvarer størrelsen på jordens bane. Dette tallet representerer imidlertid bare en nedre grense for massen. Forskerne tror mest sannsynlig at all det sorte hullets masse - lik fire millioner soler - er konsentrert godt inne i området oppslukt av det radiostrålende objektet.
For å foreta målingene sine, måtte astronomene arbeide nøye for å omgå spredningseffekten av plasma-tåken mellom Skytten A * og Jorden. "Vi måtte presse teknikken vår veldig hardt," sa Bower.
Bower liknet oppgaven med å "prøve å se den gule gummi-duckien din gjennom det frostede glasset i dusjkabinettet." Ved å gjøre mange observasjoner, bare holde data av høyeste kvalitet og matematisk fjerne spredningseffekten av plasmaet, lyktes forskerne med å foreta den første målingen av Skytten A * 's størrelse.
I tillegg til Bower og Falcke, inkluderer forskerteamet Robin Herrnstein fra Columbia University, Jun-Hui Zhao fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Miller Goss fra National Radio Astronomy Observatory og Donald Backer fra University of California-Berkeley. Falcke er også adjunkt ved Universitetet i Nijmegen og besøkende vitenskapsmann ved Max-Planck Institute for Radioastronomy i Bonn, Tyskland.
Skytten A * ble oppdaget i februar 1974 av Bruce Balick, nå ved University of Washington, og Robert Brown, nå direktør for National Astronomy and Ionospheric Center ved Cornell University. Det har vist seg endelig å være sentrum av Melkeveien, rundt hvilken resten av galaksen roterer. I 1999 brukte Mark Reid fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics og hans kolleger VLBA-observasjoner av Skytten A * for å oppdage jordens bevegelse i bane rundt Galaxy sentrum og bestemte at solsystemet vårt tar 226 millioner år å lage en krets rundt kretsen Galaxy.
I mars 2004 samlet 55 astronomer seg på National Radio Astronomy Observatory anlegget i Green Bank, West Virginia, for en vitenskapelig konferanse som feiret oppdagelsen av Skytten A * i Green Bank for 30 år siden. På denne konferansen avduket forskerne en minneplakett på et av funnsteleskopene.
The Very Long Baseline Array, en del av National Radio Astronomy Observatory, er et kontinentalt bredt radioteleskopsystem, med 10, 240 tonns antenner som spenner fra Hawaii til Karibien. Det gir den største oppløsningsstyrken, eller evnen til å se fine detaljer, til ethvert teleskop i astronomi, på jorden eller i verdensrommet.
National Radio Astronomy Observatory er et anlegg fra National Science Foundation, som drives under samarbeidsavtale av Associated Universities, Inc.
Originalkilde: NRAO News Release
