Από τη δεκαετία του 1970, οι αστρονόμοι θεωρούν ότι στο κέντρο του γαλαξία μας, περίπου 26.000 έτη φωτός από τη Γη, υπάρχει μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα (SMBH) γνωστή ως Τοξότης Α *. Με μέτρηση περίπου 44 εκατομμύρια χιλιόμετρα (27,3 εκατομμύρια μίλια) σε διάμετρο και βάρος περίπου 4 εκατομμυρίων ηλιακών μαζών, πιστεύεται ότι αυτή η μαύρη τρύπα είχε σημαντική επίδραση στον σχηματισμό και την εξέλιξη του γαλαξία μας.
Και όμως, οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν ποτέ να το δουν άμεσα και η ύπαρξή του έχει συναχθεί μόνο από την επίδραση που έχει στα αστέρια και το υλικό που το περιβάλλει. Ωστόσο, νέες παρατηρήσεις που διεξήχθησαν από τη συνεργασία GRAVITY ** κατάφεραν να δώσουν τις πιο λεπτομερείς παρατηρήσεις μέχρι σήμερα για το θέμα που περιβάλλει τον Τοξότη Α *, το οποίο είναι η ισχυρότερη απόδειξη ότι υπάρχει μια μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας.
Η μελέτη που περιγράφει τα ευρήματά τους - «Ανίχνευση τροχιακών κινήσεων κοντά στην τελευταία σταθερή κυκλική τροχιά της τεράστιας μαύρης τρύπας SgrA *», η οποία εμφανίστηκε πρόσφατα στο περιοδικό Αστρονομία και Αστροφυσική - με επικεφαλής τον Reinhard Genzel του Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) και περιελάμβανε τους διάφορους επιστήμονες που απαρτίζουν τη συνεργασία GRAVITY.
Η συνεργασία GRAVITY (η οποία αποτελείται από επιστήμονες από πολλά ευρωπαϊκά ερευνητικά ινστιτούτα και πανεπιστήμια) ονομάζεται λόγω της σχέσης τους με το όργανο GRAVITY, το οποίο αποτελεί μέρος του Ιντερφερόμετρου πολύ μεγάλου τηλεσκοπίου (VLTI) του ESO. Αυτό το όργανο συνδυάζει το φως από τα τέσσερα τηλεσκόπια μονάδας του VLT για να δημιουργήσει ένα εικονικό τηλεσκόπιο που έχει διάμετρο 130 m (426,5 ft).
Τα τελευταία δύο χρόνια, αυτή η ομάδα χρησιμοποιεί αυτό το όργανο για να παρατηρήσει το Γαλαξιακό κέντρο και το Sgr A * για να παρατηρήσει τις επιπτώσεις που έχει στο περιβάλλον. Ο σκοπός αυτών των παρατηρήσεων ήταν να δοκιμάσουν τις προβλέψεις που έγιναν από τη Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν και να μάθουν περισσότερα για τις SMBH μελετώντας τον πλησιέστερο διαθέσιμο υποψήφιο.
Ένας άλλος σκοπός ήταν η αναζήτηση των τροχιακών κινήσεων των φωτοβολίδων υπέρυθρης ακτινοβολίας (γνωστές και ως «καυτά σημεία») στο δίσκο συσσωρευτή Sag A * (ο ιμάντας του αερίου σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα). Οι φωτοβολίδες συμβαίνουν όταν αυτό το αέριο, το οποίο επιταχύνεται σε σχετικιστικές ταχύτητες, τραβιέται όσο το δυνατόν πιο κοντά στον ορίζοντα συμβάντων της μαύρης τρύπας - αυτό που είναι γνωστό ως η πιο σταθερή κυκλική τροχιά (ISCO) - χωρίς να καταναλωθεί.
Χρησιμοποιώντας το όργανο GRAVITY στο VLTI, η ομάδα παρατήρησε φωτοβολίδες που προέρχονται από ζώνη που επιταχύνθηκε στο 30% της ταχύτητας του φωτός σε μια κυκλική τροχιά γύρω από το Sag A *. Όχι μόνο ήταν η πρώτη φορά που το υλικό έχει παρατηρηθεί σε τροχιά κοντά σε σημείο μη επιστροφής μιας μαύρης τρύπας, αλλά ήταν και οι πιο λεπτομερείς παρατηρήσεις του υλικού σε τροχιά γύρω από μια μαύρη τρύπα.
Όπως δήλωσε ο Oliver Pfuhl, επιστήμονας στο Ινστιτούτο Max Planck για την Εξωγήινη Φυσική και συν-συγγραφέας στο έγγραφο, σε πρόσφατο δελτίο τύπου του ESO:
“Είναι εντυπωσιακό να βλέπουμε πραγματικά υλικό σε τροχιά γύρω από μια τεράστια μαύρη τρύπα στο 30% της ταχύτητας του φωτός. Η τεράστια ευαισθησία του GRAVITY μας επέτρεψε να παρατηρήσουμε τις διαδικασίες αύξησης σε πραγματικό χρόνο με άνευ προηγουμένου λεπτομέρειες.“
Οι παρατηρήσεις που διεξήγαγαν επιβεβαίωσαν επίσης τη θεωρία ότι το Sag A * είναι πράγματι μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα - αλλιώς γνωστή ως "ογκώδες παράδειγμα μαύρης τρύπας". Όπως εξήγησε ο Genzel, αυτό το επίτευγμα είναι κάτι που οι επιστήμονες περιμένουν εδώ και δεκαετίες. «Αυτό ήταν πάντα ένα από τα ονειρικά μας έργα, αλλά δεν τολμούσαμε να ελπίζουμε ότι θα γίνει εφικτό τόσο σύντομα», είπε.
Είναι ενδιαφέρον ότι δεν είναι η πρώτη φορά που η συνεργασία GRAVITY χρησιμοποίησε το VLTI για να παρατηρήσει το κέντρο του γαλαξία μας. Νωρίτερα φέτος, η ομάδα χρησιμοποίησε το όργανο GRAVITY και Spectrograph για INTegral Field Observations in the Near Infrared (SINFONI) για να μετρήσει τις κινήσεις ενός αστεριού καθώς πραγματοποίησε μια στενή πτήση με το Sag A *.
Καθώς το αστέρι (S2) πέρασε κοντά στο ακραίο βαρυτικό πεδίο του Τοξότη Α *, η ομάδα μέτρησε τη θέση και την ταχύτητα του αστεριού και τις συνέκρινε με προηγούμενες μετρήσεις. Αφού τις συγκρίνει με διάφορες θεωρίες βαρύτητας, κατάφεραν να επιβεβαιώσουν ότι η συμπεριφορά του αστέρα ήταν σύμφωνη με τις προβλέψεις που έγιναν από τη Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Αυτό ήταν ένα σημαντικό επίτευγμα, καθώς ήταν η πρώτη φορά που η Γενική Σχετικότητα επιβεβαιώθηκε σε ένα τόσο ακραίο περιβάλλον. Όπως εξήγησε ο Pfuhl:
“Παρακολουθούσαμε στενά το S2, και φυσικά παρακολουθούμε πάντα τον Τοξότη Α *. Κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεών μας, ήμασταν αρκετά τυχεροί που παρατηρήσαμε τρεις φωτεινές εκρήξεις γύρω από τη μαύρη τρύπα - ήταν τυχερή σύμπτωση!“
Στο τέλος, αυτές οι πρωτοποριακές παρατηρήσεις έγιναν δυνατές χάρη στο συνδυασμό διεθνούς συνεργασίας και προηγμένων οργάνων. Στο μέλλον, πιο προηγμένα εργαλεία - και βελτιωμένες μέθοδοι ανταλλαγής δεδομένων - είναι βέβαιο ότι θα ξεκλειδώσουν ακόμη περισσότερα μυστήρια του Σύμπαντος και θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να καταλάβουν πώς έγινε.
Και φροντίστε να δείτε αυτό το ESOcast που μιλάει για αυτήν την πρόσφατη ανακάλυψη, ευγενική προσφορά του ESO:
** Η συνεργασία GRAVITY αποτελείται από μέλη του Ινστιτούτου Max Planck για Εξωγήινη Φυσική, το Παρατηρητήριο LESIA Paris, το Κέντρο Nationale de Researches Scientifique (CNRS), το Ινστιτούτο Max Planck για την Αστρονομία, το Centro de Astrofísica e Gravitação (CENTRA) , το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο (ESO) και πολλά ευρωπαϊκά πανεπιστήμια.
