Μια σχεδόν απίστευτα τεράστια μαύρη τρύπα βρίσκεται στην καρδιά του Γαλαξία μας. Αλλά φυσικά, κανείς δεν το έχει δει ποτέ (κάτι, περισσότερο σε αυτό αργότερα): Όλα βασίζονται σε στοιχεία εκτός από την άμεση παρατήρηση.
Το SMBH του Γαλαξία ονομάζεται Τοξότης A * (Sgr. A *) και είναι περίπου 4 εκατομμύρια φορές πιο ογκώδες από τον Ήλιο. Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι είναι εκεί επειδή μπορούμε να παρατηρήσουμε την επίδραση που έχει στην ύλη που πλησιάζει πολύ σε αυτήν. Τώρα, έχουμε μια από τις καλύτερες απόψεις μας για το Sgr. A *, χάρη σε μια ομάδα επιστημόνων που χρησιμοποιούν μια τεχνική που ονομάζεται ιντερφερομετρία.
Ως Sgr. Η ισχυρή βαρύτητα του Α * τραβάει αέριο και σκόνη προς αυτό, το αέριο και η σκόνη περιστρέφονται γύρω από την τρύπα. Μια τεράστια ποσότητα ενέργειας εκπέμπεται κάπως, την οποία μπορούν να δουν οι αστρονόμοι. Αλλά οι αστρονόμοι δεν είναι σίγουροι τι απελευθερώνει αυτήν την ενέργεια. Προέρχεται από το περιστρεφόμενο υλικό; Ή προέρχεται από πίδακες υλικού που πυροβολεί μακριά από την τρύπα;
«Η πηγή της ακτινοβολίας από το Sgr A * συζητείται εδώ και δεκαετίες.»
Μάικλ Τζόνσον του Κέντρου Αστροφυσικής | Χάρβαρντ και Σμιθσόνιαν (CfA)
«Η πηγή της ακτινοβολίας από το Sgr A * συζητείται εδώ και δεκαετίες», λέει ο Michael Johnson του Κέντρου Αστροφυσικής | Harvard και Smithsonian (CfA). «Ορισμένα μοντέλα προβλέπουν ότι η ακτινοβολία προέρχεται από το δίσκο του υλικού που καταπίνεται από τη μαύρη τρύπα, ενώ άλλα το αποδίδουν σε ένα πίδακα υλικού που πυροβολεί μακριά από τη μαύρη τρύπα. Χωρίς πιο έντονη θέα στη μαύρη τρύπα, δεν μπορούμε να αποκλείσουμε καμία πιθανότητα. "
Έτσι, η κατανόηση των μαύρων τρυπών σημαίνει ότι οι αστρονόμοι πρέπει να δουν πιο καθαρά την περιοχή της τρύπας. Αλλά οι εκδηλώσεις στο Sgr. A * κρύβονται από ογκώδη σύννεφα ηλεκτρονίων μεταξύ μας και του κέντρου του γαλαξία. Και αυτά τα σύννεφα θολώνουν και παραμορφώνουν την άποψή μας για τη μαύρη τρύπα.
Μια ομάδα αστρονόμων κατάφερε να κοιτάξει μέσα από αυτά τα σύννεφα ηλεκτρονίων για να δει πιο καθαρά τι συμβαίνει στο Sgr. ΕΝΑ*. Η ομάδα διευθύνεται από
Διδακτορικός φοιτητής του Πανεπιστημίου Radboud, Sara Issaoun, και να δει το Sgr. Η γειτονιά του Α *, βασίστηκε σε μια τεχνική που ονομάζεται Ιδιαίτερη Ισομετρομετρία βασικής γραμμής (VLBI).
Το αποτέλεσμα? Μία από τις πιο ξεκάθαρες εικόνες μας για το τι συμβαίνει στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του γαλαξία μας.
Η ιντερφερομετρία είναι η τεχνική αξιοποίησης πολλαπλών τηλεσκοπίων μαζί για την πιο αποτελεσματική εικόνα ενός απομακρυσμένου αντικειμένου. Όσο πιο μακριά είναι τα «εύρη», τόσο μεγαλύτερη είναι η γραμμή βάσης και τόσο μεγαλύτερο είναι το πραγματικό άνοιγμα. Με το VLBI, που χρησιμοποιείται σε αυτήν την έρευνα, τα μεμονωμένα τηλεσκόπια καλύπτουν τον κόσμο, δημιουργώντας ένα τεράστιο είδος εικονικού τηλεσκοπίου.
Υπάρχουν όμως και άλλα ιντερφερόμετρα και δεν είδαν τον Sgr. A * αυτό καθαρά. Η ομάδα πίσω από αυτήν τη μελέτη σημείωσε μια άλλη πρόοδο στην ενδομετρία. Εξοπλίζουν το ισχυρό ALMA (Atacama Large Millimeter Array) στη Χιλή με νέα ηλεκτρονικά, που ονομάζεται σύστημα φάσης. Αυτό επέτρεψε στην ALMA, η οποία είναι ήδη ένα ιντερφερόμετρο, να συμμετάσχει σε ένα δίκτυο 12 άλλων τηλεσκοπίων που ονομάζεται GMVA (Global 3mm VLBI Array). Όπως λέει το όνομα, το GMVA είναι ήδη ένα πολύ μακρύ βασικό ιντερφερόμετρο. Έτσι, η ένταξη της GMVA με την ALMA δημιουργεί ένα είδος Super VLBI.
«... βλέπουμε αυτό το θηρίο από ένα πολύ ιδιαίτερο πλεονέκτημα».
Heino Falcke, Καθηγητής Ραδιοαστρονομίας στο Πανεπιστήμιο Radboud.
«Η ίδια η ALMA είναι μια συλλογή από περισσότερα από 50 πιάτα ραδιοφώνου. Η μαγεία του νέου συστήματος φάσης ALMA είναι να επιτρέψουμε σε όλα αυτά τα πιάτα να λειτουργούν ως ένα μοναδικό τηλεσκόπιο, το οποίο έχει την ευαισθησία ενός μεμονωμένου πιάτου πάνω από 75 μέτρα. Αυτή η ευαισθησία, και η τοποθεσία της ψηλά στα βουνά των Άνδεων, το καθιστά ιδανικό για αυτήν τη μελέτη Sgr A * », λέει ο Shep Doeleman του CfA, ο οποίος ήταν ο κύριος ερευνητής του ALMA Phasing Project.
«Η ανακάλυψη στην ποιότητα της εικόνας προήλθε από δύο παράγοντες», εξηγεί η Lindy Blackburn, αστρονόμος ραδιοφώνου στο CfA. «Παρατηρώντας σε υψηλές συχνότητες, η καταστροφή της εικόνας από το διαστρικό υλικό ήταν λιγότερο σημαντική και προσθέτοντας το ALMA, διπλασιάσαμε την ικανότητα επίλυσης του οργάνου μας».
Τι έμαθαν λοιπόν οι επιστήμονες από αυτήν την καινοτομία; Πώς αυτές οι ανώτερες εικόνες τους βοήθησαν να κατανοήσουν την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα μας, Sgr. ΕΝΑ*?
Οι νέες εικόνες δείχνουν ότι η ακτινοβολία από το Sgr A * έχει συμμετρική μορφολογία και είναι μικρότερη από το αναμενόμενο - εκτείνεται σε μόλις 300 εκατομμύρια του βαθμού. «Αυτό μπορεί να υποδηλώνει ότι η εκπομπή ραδιοφώνου παράγεται σε δίσκο αερίου εισαγωγής και όχι από ραδιοεπικοινωνία», εξηγεί ο Issaoun, ο οποίος δοκίμασε προσομοιώσεις υπολογιστών έναντι των εικόνων. «Ωστόσο, αυτό θα έκανε το Sgr A * εξαίρεση σε σύγκριση με άλλες μαύρες τρύπες που εκπέμπουν ραδιόφωνο. Η εναλλακτική λύση θα μπορούσε να είναι ότι το ραδιόφωνο δείχνει κοντά μας.
Υπάρχει πολλή συζήτηση σχετικά με την ενέργεια που εκπέμπει ο Sgr. A * και αν προέρχεται από περιστροφή, θερμαινόμενο υλικό στο δίσκο προσαύξησης ή από πίδακες υλικού που κατευθύνεται μακριά από την τρύπα. Μπορεί να εξαρτάται από το πλεονεκτικό μας σημείο.
Επόπτης του Issaoun είναι ο Heino Falcke, καθηγητής ραδιοαστρονομίας στο Πανεπιστήμιο Radboud. Το Falcke εξεπλάγη από αυτό το αποτέλεσμα και πέρυσι, το Falcke θα θεωρούσε αυτό το νέο μοντέλο τζετ αβάσιμο. Αλλά πρόσφατα ένα άλλο σύνολο ερευνητών κατέληξε σε ένα παρόμοιο συμπέρασμα χρησιμοποιώντας το Ιντερφερόμετρο πολύ μεγάλου τηλεσκοπίου ESO οπτικών τηλεσκοπίων και μια ανεξάρτητη τεχνική. «Ίσως να ισχύει αυτό τελικά», καταλήγει ο Falcke, «και βλέπουμε αυτό το θηρίο από ένα πολύ ιδιαίτερο πλεονέκτημα».
Οι αστρονόμοι δεν έχουν τελειώσει με το Sgr. Α * ακόμα. Σκοπεύουν να αποκτήσουν καλύτερη και καλύτερη εμφάνιση στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. «Οι πρώτες παρατηρήσεις του Sgr A * στα 86 GHz χρονολογούνται πριν από 26 χρόνια, με μόνο λίγα τηλεσκόπια. Με τα χρόνια, η ποιότητα των δεδομένων έχει βελτιωθεί σταθερά καθώς ενώνονται περισσότερα τηλεσκόπια », λέει ο J. Anton Zensus, διευθυντής του Max Planck Institute for Radio Astronomy.
Ακολουθεί το τηλεσκόπιο Event Horizon.
Το EHT είναι μια διεθνής συνεργασία που έχει σχεδιαστεί για να διερευνήσει το περιβάλλον γύρω από μια μαύρη τρύπα. Δεν είναι ένα τηλεσκόπιο, αλλά μάλλον ένα συνδεδεμένο σύστημα ραδιοτηλεσκοπίων σε όλο τον κόσμο, όλα που συνεργάζονται χρησιμοποιώντας ιντερφερομετρία. Μετρώντας την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια από την περιοχή που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα με πολλαπλά ραδιοφωνικά πιάτα σε πολλαπλές τοποθεσίες, μερικές από τις ιδιότητες της πηγής μπορούν να προκύψουν.
Οι αστρονόμοι πέρασαν μια περίοδο τεσσάρων ετών χρησιμοποιώντας το EHT για να μελετήσουν την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα Sgr. Αυτή η περίοδος έληξε τον Απρίλιο του 2017, αλλά μια ομάδα 200 επιστημόνων και μηχανικών εξακολουθεί να εργάζεται για τα δεδομένα. Μέχρι στιγμής, έχουν κυκλοφορήσει μόνο μια εικόνα μοντέλου υπολογιστή με αυτό που ελπίζουν να δουν.
Ο Μάικλ Τζόνσον είναι αισιόδοξος. "Αν η ALMA έχει την ίδια επιτυχία στο να συμμετάσχει στο Event Horizon Telescope σε ακόμη υψηλότερες συχνότητες, τότε αυτά τα νέα αποτελέσματα δείχνουν ότι η διαστρική διασπορά δεν θα μας εμποδίσει να κοιτάξουμε μέχρι τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας."
Τα αποτελέσματα της ομάδας δημοσιεύθηκαν στο Astrophysical Journal.
Πηγές:
- Δελτίο Τύπου: Ανύψωση του πέπλου στη Μαύρη Τρύπα στην Καρδιά του Γαλαξία μας
- Ερευνητικό έγγραφο: Το μέγεθος, το σχήμα και η σκέδαση του Τοξότη A * στα 86 GHz: Πρώτο VLBI με ALMA
- Space Magazine: Δείτε τι φαίνεται οι πρώτες εικόνες από το Event Horizon
- Καταχώριση Wikipedia: Τοξότης A *
- Παρατηρητήριο ALMA
