În centrul galaxiei noastre se află o regiune în care aproximativ 10 milioane de stele sunt împachetate în doar 1 parsec (3,25 ani-lumină) de spațiu. În centrul acestui lucru se află gaura neagră supermasivă (SMBH) cunoscută sub numele de Săgetătorul A *, care are o masă de peste 4 milioane de Sori. De zeci de ani, astronomii încearcă să arunce o privire mai bună asupra acestei regiuni, în speranța de a înțelege forțele incredibile la locul de muncă și modul în care acestea au afectat evoluția galaxiei noastre.
Ceea ce au găsit include o serie de stele care orbitează foarte aproape de Săgetătorul A * (cum ar fi S1 și S2), care au fost folosite pentru a testa Teoria relativității generale a lui Einstein. Și recent, o echipă de la Inițiativa Orbitei Centrului Galactic a UCLA a detectat o serie de obiecte compacte care orbitează și pe SMBH. Aceste obiecte arată ca nori de gaz, dar se comportă ca niște stele, în funcție de cât de aproape sunt în orbitele lor de Săgetătorul A *.
Studiul care descrie descoperirile lor, care a apărut recent în jurnal Natură, a fost condusă de dr. Anna Ciurlo de la Universitatea din California, Los Angeles (UCLA). După cum indică în studiul lor, aceste obiecte orbitează SMBH-ul galaxiei noastre cu o perioadă cuprinsă între 100 și 1.000 de ani. Aceste obiecte arată compacte de cele mai multe ori, dar se întind atunci când se află în cel mai apropiat punct al orbitelor lor de gaura neagră.
Munca lor se bazează pe aproximativ cincisprezece ani de observații care au identificat tot mai multe dintre aceste obiecte în apropierea centrului galaxiei noastre. Primul obiect (ulterior numit G1) a fost descoperit în 2005 de o echipă condusă de Andrea Ghez, Lauren B. Leichtman și Arthur E. Levine, profesor de Astrofizică, directorul UCLA Galactic Center Group și un coautor la acest studiu.
Aceasta a fost urmată în 2012, când prof. Ghez și colegii ei au găsit un al doilea obiect (G2) care a făcut o abordare strânsă a Săgetătorului A * în 2014. Inițial, G1 și G2 s-au crezut că sunt nori de gaz până când au făcut cea mai apropiată abordare a Săgetător A * s și nu au fost mărunțite de tracțiunea gravitațională SMBHs (ceea ce se întâmplă în mod normal cu norii de gaz când se apropie de o gaură neagră). După cum a explicat Ghez:
„La momentul apropierii celei mai apropiate, G2 avea o semnătură cu adevărat ciudată. Îl văzusem înainte, dar nu părea prea ciudat până când nu s-a apropiat de gaura neagră și a devenit alungit și o mare parte din gazul său a fost rupt. A trecut de la un obiect destul de inofensiv când a fost departe de gaura neagră la unul care a fost întins și distorsionat la cea mai apropiată abordare și și-a pierdut învelișul exterior, iar acum devine din nou mai compact. "
În 2018, dr. Cuirlo și o echipă internațională de astronomi (care a inclus prof. Ghez) au folosit doisprezece ani de date culese de W.M. Observatorul Keck și tehnologia opticii adaptive (pe care prof. Ghez a ajutat-o pionier) să identifice încă trei dintre aceste obiecte (G3, G4 și G5) în apropierea centrului galaxiei. De atunci, au fost identificate un număr de șase obiecte în această regiune (G1 - G6).
În acest studiu cel mai recent, echipa condusă de dr. Cuirlo a folosit 13 ani de date aproape în infraroșu obținute de W.M. Spectrometru de câmp integral OSIRIS al lui Keck pentru a examina orbitele acestor șase obiecte. Astronomii sunt încântători să studieze aceste obiecte, deoarece le oferă astronomilor posibilitatea de a testa Relativitatea Generală - lucru pe care prof. Ghez și colegii săi l-au făcut în vara anului 2019.
Și după cum Mark Morris - profesor UCLA de fizică și astronomie și coautor la studiu - a explicat, soarta acestor obiecte este ceva ce astronomii vor să știe, deoarece se aștepta să fie destul de spectaculos.
"Unul dintre lucrurile care i-a incantat pe toti sa fie incantati de obiectele G este faptul ca lucrurile care sunt scoase din ele de catre fortele de maree in timp ce se inainteaza prin gaura neagra centrala trebuie sa cada inevitabil in gaura neagra", a spus el. „Când se va întâmpla acest lucru, s-ar putea să producă un spectacol de artificii impresionant, deoarece materialul mâncat de gaura neagră se va încălzi și va emite radiații abundente înainte de a dispărea de-a lungul orizontului evenimentului.”
În cursul observării regiunii centrale a Căii Lactee, grupul de cercetare a raportat existența a șase obiecte până în prezent. Cu toate acestea, au observat că, deși G1 și G2 au orbite foarte similare, celelalte patru obiecte diferă considerabil. Acest lucru dă naștere firesc întrebării dacă toate cele șase sunt o clasă similară de obiecte sau G1 și G2 sunt mai mari.
Abordând acest lucru, Ghez și colegii ei cred că toate cele șase obiecte erau stele binare care s-au contopit din cauza forței gravitaționale puternice a SMBH-urilor. Acest proces ar fi necesitat mai mult de 1 milion de ani până la finalizare și ar putea fi un indiciu că fuziunile de stele binare sunt de fapt destul de frecvente. După cum a explicat Ghez:
„S-ar putea ca găurile negre să conducă stele binare care să se contopească. Este posibil ca multe dintre stelele pe care le-am urmărit și pe care nu le înțelegem să fie produsul final al fuziunilor care sunt acum calme. Învățăm cum evoluează galaxiile și găurile negre. Modul în care stelele binare interacționează între ele și cu gaura neagră este foarte diferit de modul în care stelele unice interacționează cu celelalte stele și cu gaura neagră. "
O altă observație interesantă, pe care echipa lui Ghez a raportat-o în septembrie 2019, este faptul că Săgetătorul A * a crescut mai bine în ultimii 24 de ani - un indiciu că consumă mai multă materie. În mod similar, întinderea G2 observată în 2014 părea să scoată gazul de la acesta, care ar fi fost posibil consumat recent de gaura neagră.
Aceasta ar putea fi un indiciu că fuziunile stelare care au loc în vecinătatea ei alimentează Săgetătorul A *. Cele mai recente observații au arătat că, deși gazul de la carcasa exterioară a G2 a fost întins dramatic, praful conținut în interior nu s-a întins prea mult. Aceasta înseamnă că ceva a menținut praful compact, ceea ce este o dovadă convingătoare că stea ar putea fi în interiorul G2.
După cum a spus Ciurlo, această descoperire a fost posibilă datorită observațiilor în valoare de zeci de ani de la UCLA Galactic Center Group.
“Setul de date unic pe care grupul profesorului Ghez l-a adunat pe parcursul a peste 20 de ani este ceea ce ne-a permis să facem această descoperire. Avem acum o populație de obiecte „G”, deci nu este vorba de a explica un „eveniment unic” precum G2. ”
Între timp, echipa a identificat deja câțiva alți candidați care ar putea aparține acestei noi clase de obiecte și continuă să le analizeze. În cele din urmă, această cercetare îi va ajuta pe astronomi să înțeleagă ce se întâmplă în majoritatea galaxiilor și cum interacțiunile dintre stele și SMBH-uri din miezurile lor ajută la conducerea evoluției lor.
„Pământul este în suburbii în comparație cu centrul galaxiei, care se află la aproximativ 26.000 de ani-lumină distanță”, a spus Ghez. „Centrul galaxiei noastre are o densitate de stele de 1 miliard de ori mai mare decât partea noastră din galaxie. Atracția gravitațională este cu atât mai puternică. Câmpurile magnetice sunt mai extreme. Centrul galaxiei este locul unde apare astrofizica extremă - sporturile X ale astrofizicii. "
