Im Zentrum unserer Galaxie liegt eine Region, in der ungefähr 10 Millionen Sterne in nur 1 Parsec (3,25 Lichtjahre) Weltraum gepackt sind. Im Zentrum steht das supermassereiche Schwarze Loch (SMBH), bekannt als Schütze A *, mit einer Masse von über 4 Millionen Sonnen. Seit Jahrzehnten versuchen Astronomen, diese Region besser zu betrachten, in der Hoffnung, die unglaublichen Kräfte bei der Arbeit zu verstehen und zu verstehen, wie sie die Entwicklung unserer Galaxie beeinflusst haben.
Was sie gefunden haben, ist eine Reihe von Sternen, die sehr eng mit Schütze A * umkreisen (wie S1 und S2), die zum Testen von Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie verwendet wurden. Und kürzlich entdeckte ein Team der Galactic Center Orbits Initiative der UCLA eine Reihe kompakter Objekte, die auch die SMBH umkreisen. Diese Objekte sehen aus wie Gaswolken, verhalten sich aber wie Sterne, je nachdem, wie nahe sie in ihrer Umlaufbahn an Schütze A * sind.
Die Studie, die ihre Ergebnisse beschreibt, die kürzlich in der Zeitschrift erschienen ist Natur, wurde von Dr. Anna Ciurlo von der University of California in Los Angeles (UCLA) geleitet. Wie sie in ihrer Studie angedeutet haben, umkreisen diese Objekte die SMBH unserer Galaxie mit einem Zeitraum zwischen 100 und 1.000 Jahren. Diese Objekte sehen die meiste Zeit kompakt aus, dehnen sich jedoch aus, wenn sie sich am nächsten Punkt ihrer Umlaufbahn zum Schwarzen Loch befinden.
Ihre Arbeit baut auf etwa fünfzehnjährigen Beobachtungen auf, die immer mehr dieser Objekte in der Nähe des Zentrums unserer Galaxie identifiziert haben. Das erste Objekt (später G1 genannt) wurde 2005 von einem Team unter der Leitung von Andrea Ghez, Lauren B. Leichtman und Arthur E. Levine, Professor für Astrophysik, dem Direktor der UCLA Galactic Center Group und Mitautor dieser Studie, entdeckt.
Dies folgte im Jahr 2012, als Prof. Ghez und ihre Kollegen 2014 ein zweites Objekt (G2) fanden, das sich Schütze A * sehr nahe kam. Zunächst galten G1 und G2 als Gaswolken, bis sie sich dem am nächsten näherten Schütze A * s und wurden nicht durch die Gravitationskraft der SMBH zerkleinert (was normalerweise mit Gaswolken passiert, wenn sie sich einem Schwarzen Loch nähern). Wie Ghez erklärte:
„Zum Zeitpunkt der nächsten Annäherung hatte G2 eine wirklich seltsame Signatur. Wir hatten es schon einmal gesehen, aber es sah nicht sonderlich aus, bis es sich dem Schwarzen Loch näherte und sich verlängerte und ein Großteil seines Gases auseinandergerissen wurde. Es wurde von einem ziemlich harmlosen Objekt, als es weit vom Schwarzen Loch entfernt war, zu einem Objekt, das bei seiner nächsten Annäherung wirklich ausgestreckt und verzerrt war und seine äußere Hülle verlor, und jetzt wird es wieder kompakter. "
Im Jahr 2018 verwendeten Dr. Cuirlo und ein internationales Team von Astronomen (zu denen auch Prof. Ghez gehörte) zwölf Jahre Daten, die vom W.M. Das Keck-Observatorium und die adaptive Optiktechnologie (die Prof. Ghez als Pionier unterstützt hat) identifizierten drei weitere dieser Objekte (G3, G4 und G5) in der Nähe des Galaxienzentrums. Seitdem wurden in dieser Region insgesamt sechs Objekte identifiziert (G1 - G6).
In dieser jüngsten Studie verwendete das von Dr. Cuirlo geleitete Team 13 Jahre Nahinfrarotdaten, die vom W.M. Kecks integrales OSIRIS-Feldspektrometer zur Untersuchung der Umlaufbahnen dieser sechs Objekte. Astronomen sind aufregend, diese Objekte zu untersuchen, weil sie Astronomen die Möglichkeit bieten, die Allgemeine Relativitätstheorie zu testen - etwas, was Prof. Ghez und ihre Kollegen im Sommer 2019 getan haben.
Und wie Mark Morris - UCLA-Professor für Physik und Astronomie und Mitautor der Studie - erklärte, ist das Schicksal dieser Objekte etwas, das Astronomen wissen wollen, weil es ziemlich spektakulär sein soll.
"Eines der Dinge, die alle über die G-Objekte aufgeregt haben, ist, dass das Zeug, das von Gezeitenkräften abgezogen wird, wenn sie durch das zentrale Schwarze Loch fegen, unweigerlich in das Schwarze Loch fallen muss", sagte er. "Wenn dies geschieht, kann es möglicherweise zu einem beeindruckenden Feuerwerk kommen, da sich das vom Schwarzen Loch verzehrte Material erwärmt und reichlich Strahlung abgibt, bevor es am Ereignishorizont verschwindet."
Im Zuge der Beobachtung der Zentralregion der Milchstraße hat die Forschungsgruppe bisher die Existenz von sechs Objekten gemeldet. Sie stellten jedoch auch fest, dass G1 und G2 zwar sehr ähnliche Umlaufbahnen haben, die anderen vier Objekte sich jedoch erheblich unterscheiden. Dies wirft natürlich die Frage auf, ob alle sechs eine ähnliche Klasse von Objekten sind oder ob G1 und G2 Ausreißer sind.
Ghez und ihre Kollegen gehen davon aus, dass alle sechs Objekte Doppelsterne waren, die aufgrund der starken Gravitationskraft der SMBH verschmolzen. Dieser Prozess hätte mehr als 1 Million Jahre in Anspruch genommen und könnte ein Hinweis darauf sein, dass binäre Sternfusionen tatsächlich recht häufig sind. Wie Ghez erklärte:
„Schwarze Löcher können dazu führen, dass Doppelsterne verschmelzen. Es ist möglich, dass viele der Sterne, die wir beobachtet und nicht verstanden haben, das Endprodukt von Fusionen sind, die jetzt ruhig sind. Wir lernen, wie sich Galaxien und Schwarze Löcher entwickeln. Die Art und Weise, wie binäre Sterne miteinander und mit dem Schwarzen Loch interagieren, unterscheidet sich stark von der Art und Weise, wie einzelne Sterne mit anderen einzelnen Sternen und mit dem Schwarzen Loch interagieren. “
Eine weitere interessante Beobachtung, über die Ghez 'Team bereits im September 2019 berichtete, ist die Tatsache, dass Schütze A * in den letzten 24 Jahren heller geworden ist - ein Hinweis darauf, dass er mehr Materie verbraucht. In ähnlicher Weise schien die 2014 beobachtete Dehnung von G2 Gas wegzuziehen, das möglicherweise kürzlich vom Schwarzen Loch verbraucht wurde.
Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass die in seiner Nähe stattfindenden Sternfusionen Schütze A * ernähren. Die jüngsten Beobachtungen zeigten auch, dass das Gas aus der Außenhülle von G2 zwar dramatisch gedehnt wurde, der darin enthaltene Staub jedoch nicht stark gedehnt wurde. Dies bedeutet, dass etwas den Staub kompakt hielt, was ein überzeugender Beweis dafür ist, dass sich der Stern in G2 befinden könnte.
Wie Ciurlo sagte, wurde diese Entdeckung dank jahrzehntelanger Beobachtungen der UCLA Galactic Center Group ermöglicht.
“Der einzigartige Datensatz, den die Gruppe von Professor Ghez in mehr als 20 Jahren gesammelt hat, hat es uns ermöglicht, diese Entdeckung zu machen. Wir haben jetzt eine Population von "G" -Objekten, daher geht es nicht darum, ein "einmaliges Ereignis" wie G2 zu erklären. "
In der Zwischenzeit hat das Team bereits einige andere Kandidaten identifiziert, die zu dieser neuen Objektklasse gehören könnten, und analysiert sie weiterhin. Letztendlich wird diese Forschung den Astronomen helfen zu verstehen, was in den meisten Galaxien passiert und wie Wechselwirkungen zwischen Sternen und SMBHs in ihren Kernen dazu beitragen, ihre Evolution voranzutreiben.
"Die Erde befindet sich in den Vororten im Vergleich zum Zentrum der Galaxie, das etwa 26.000 Lichtjahre entfernt ist", sagte Ghez. „Das Zentrum unserer Galaxie hat eine Sternendichte, die 1 Milliarde Mal höher ist als unser Teil der Galaxie. Die Anziehungskraft ist so viel stärker. Die Magnetfelder sind extremer. Im Zentrum der Galaxie findet extreme Astrophysik statt - der X-Sport der Astrophysik. “
