אשראי תמונה: ESO
צוות אסטרונומים הבחין בכוכב רגיל אחרת עושה מעבר קרוב עם החור השחור העל-מסיבי האורב במרכז גלקסיית שביל החלב שלנו. בגישה הקרובה ביותר, הכוכב היה רחוק 17 שעות אור בלבד מהחור השחור (פי שלושה ממרחק השמש לפלוטו). תמונות של האזור נאספו במשך 10 שנים באמצעות מערכת אופטיקה אדפטיבית במצפה הפרנלי של מצפה הדרום האירופי.
צוות בינלאומי של אסטרונומים [2], בראשות חוקרים במכון מקס פלאנק לפיזיקה חוצנית (MPE), צפה ישירות בכוכב רגיל אחרת, המקיף את החור השחור העל-מסיבי במרכז גלקסיית שביל החלב.
עשר שנים של מדידות קפדניות הוכתרו על ידי סדרה של תמונות ייחודיות שהושגו על ידי מכשיר ה- Adaptive Optics (AO) NAOS-CONICA (NACO) [3] על הטלסקופ VLT YEPUN, 8.2 מ 'במצפה הכוכבים Paranal ESO. מתברר כי מוקדם יותר השנה הכוכב התקרב לחור השחור המרכזי אל תוך 17 שעות אור - שלוש פעמים בלבד מהמרחק בין השמש לכוכב פלוטו - בזמן שנסע לא פחות מ 5000 קמ"ש.
המדידות הקודמות של מהירות הכוכבים בסמוך למרכז שביל החלב ופליטת רנטגן משתנה מאזור זה סיפקו את העדויות החזקות ביותר עד כה לקיומו של חור שחור מרכזי בגלקסיה הביתית שלנו, ובמרומז, לכך שהמסה האפלה ריכוזים הנראים בגרעינים רבים של גלקסיות אחרות הם ככל הנראה גם חורים שחורים סופר-מסיביים. עם זאת, טרם ניתן היה להחריג כמה תצורות חלופיות.
במאמר פורץ דרך שהופיע בכתב העת המחקר "Nature" ב- 17 באוקטובר 2002, הצוות הנוכחי מדווח על תוצאותיו המלהיבות, כולל תמונות ברזולוציה גבוהה המאפשרות להתחקות אחר שני שליש ממסלולו של כוכב המכונה "S2". זהו כיום הכוכב הצפוי ביותר למקור הרדיו הקומפקטי ולמועמד החור השחור המאסיבי "SgrA *" ("מזל קשת A") במרכז שביל החלב. תקופת המסלול היא קצת יותר מ -15 שנים.
המדידות החדשות מבטלות ביטחון גבוה כי המסה הכהה המרכזית מורכבת מקבץ של כוכבים יוצאי דופן או חלקיקים יסודיים, ומשאירה מעט ספק בנוכחות חור שחור-על-מסיבי במרכז הגלקסיה בה אנו חיים.
קוואזרים וחורים שחורים
מאז גילוי הקוואזרים (מקורות רדיו מעין-כוכבים) בשנת 1963, חיפשו אסטרופיזיקאים הסבר על ייצור האנרגיה בחפצים הזוהרים ביותר האלה ביקום. קוואזרים שוכנים במרכז הגלקסיות, וסברה כי האנרגיה העצומה הנפלטת על ידי חפצים אלה נובעת מחומר שנפל על חור שחור סופר-מסיבי, ומשחרר אנרגיה כבידה באמצעות קרינה אינטנסיבית לפני שחומר זה נעלם לנצח לתוך החור (במינוח הפיזיקה: "עובר מעבר לאופק האירועים" [4]).
כדי להסביר את ייצור האנרגיה המדהימה של קוואזרים וגלקסיות פעילות אחרות, יש להניח נוכחות של חורים שחורים עם מסות של מיליון עד כמה מיליארדים מכמות השמש. עדויות רבות הצטברו במהלך השנים האחרונות לתמיכה במודל "חור שחור שחור" המצטבר לעיל עבור קוואזרים וגלקסיות אחרות, כולל איתור ריכוזי המסה הכהה באזורים המרכזיים שלהם.
עם זאת, הוכחה חד משמעית מחייבת לכלול את כל התצורות החוריות האחרות, שאינן שחורות, של ריכוז ההמונים המרכזי. לשם כך, חובה לקבוע את צורת שדה הכבידה קרוב מאוד לאובייקט המרכזי - וזה לא אפשרי לקוואזרים הרחוקים בגלל מגבלות טכנולוגיות של הטלסקופים הזמינים כיום.
מרכז שביל החלב
מרכז הגלקסיה של שביל החלב שלנו ממוקם בקשת הדרומית קשת (הקשת) והיא "רק" במרחק של 26,000 שנות אור [5]. בתמונות בעלות רזולוציה גבוהה ניתן להבחין באלפי כוכבים בודדים באזור האזור המרכזי ורחב שנות האור (זה תואם כרבע מהמרחק ל"פרוקסימה סנטאורי ", הכוכב הקרוב ביותר למערכת השמש) .
תוך שימוש בתנועות של כוכבים אלה כדי לחקור את שדה הכבידה, תצפיות באמצעות הטלסקופ החדש הטכנולוגי 3.5 מ '(NTT) במצפה הכוכבים ESO La Silla (צ'ילה) (ובהמשך בטלסקופ קק 10 מ', הוואי, ארה"ב) מעל הכביש בעשור האחרון הוכיחו שמסה של כשלושה מיליון פעמים מזו של השמש מרוכזת ברדיוס של 10 ימי אור בלבד [5] של הרדיו הקומפקטי ומקור הרנטגן SgrA * ("מזל קשת A") במרכז של אשכול הכוכבים.
משמעות הדבר היא ש- SgrA * הוא המקבילה הסבירה ביותר לחור השחור המשוער, ובאותה עת, הוא הופך את המרכז הגלקטי לחלק הראיות הטוב ביותר לקיומם של חורים שחורים סופר-מסיביים. עם זאת, אותן חקירות קודמות לא יכלו להחריג כמה תצורות חור אחרות שאינן שחור.
"אז היינו זקוקים לתמונות חדות עוד יותר כדי ליישב את השאלה האם תצורה כלשהי פרט לחור שחור אפשרית, ובסמוך על הטלסקופ ESO VLT שיספק את אלה", מסביר ריינהרד גנזל, מנהל מכון מקס-פלאנק לפיזיקה של שטח חוץ ( חבר פרלמנט) בגארצ'ינג ליד מינכן (גרמניה) וחבר הצוות הנוכחי. המכשיר החדש של NAOS-CONICA (NACO), שנבנה בשיתוף פעולה הדוק בין המכון שלנו, מכון מקס-פלאנק לאסטרונומיה (MPIA: היידלברג, גרמניה), ESO ומצפה הכוכבים פריז-מודון וגרנובל (צרפת), היה פשוט מה שהיינו צריכים לעשות צעד מכריע זה קדימה ".
תצפיות NACO על מרכז שביל החלב
מכשיר ה- NACO החדש [3] הותקן בסוף 2001 בטלסקופ ה- YEPUN VLT 8.2 מ '. כבר במהלך הבדיקות הראשוניות הוא הפיק תמונות מרשימות רבות, שחלקן נשאו לעיתונות קודמות של ESO [6].
"התצפיות הראשונות השנה עם NACO העניקו לנו מיד את התמונות החדות והעמוקות ביותר של מרכז שביל החלב שצולם אי פעם, והציגו מספר רב של כוכבים באזור זה בפרטי פרטים", אומר אנדראס אקארט מאוניברסיטת קלן, חבר נוסף בצוות הבינלאומי שבראשו עומד ריינר ש דל, תומאס אוט וריינהרד גנצל מ- MPE. "אבל עדיין היינו מוצפים מהתוצאה הנפלאה של הנתונים האלה!"
בשילוב תמונות האינפרא אדום שלהם עם נתוני רדיו ברזולוציה גבוהה הצליח הצוות לקבוע - במהלך תקופה של עשר שנים - עמדות מדויקות מאוד של כאלף כוכבים באזור המרכז ביחס למקור הרדיו הקומפקטי SgrA *, ראה PR תמונה 23 ג / 02.
"כשכללנו את הנתונים האחרונים של NACO בניתוח שלנו במאי 2002, לא יכולנו להאמין למראה עינינו. הכוכב S2, שהוא זה הקרוב ביותר כעת ל- SgrA *, ביצע ממש תנופה מהירה ליד מקור הרדיו. הבנו פתאום שאנחנו ממש עדים לתנועתו של כוכב במסלול סביב החור השחור המרכזי, ומקרב אותו להפליא לאובייקט המיסטורי ההוא ", אומר תומאס אוט שמח מאוד, שעובד כעת בצוות ה- MPE על עבודת הדוקטורט שלו. .
במסלול סביב החור השחור המרכזי
שום אירוע כזה לא הוקלט מעולם. נתונים ייחודיים אלה מראים באופן חד משמעי ש- S2 עוברת במסלול אליפטי עם SgrA * במוקד אחד, כלומר S2 מקיף את SgrA * כמו כדור הארץ מקיף את השמש, ראה הלוח הימני של PR Photo 23c / 02.
הנתונים המעולים מאפשרים גם לקבוע מדויק את הפרמטרים המסלוליים (צורה, גודל וכו '). מסתבר ש- S2 הגיעה למרחק הקרוב ביותר ל- SgrA * באביב 2002, ברגע זה הייתה רחוקה רק 17 שעות אור [5] ממקור הרדיו, או פשוט פי 3 ממרחק סאן-פלוטו. אז הוא נע יותר מ 5000 קמ"ש, או כמעט פי מאתיים ממהירות כדור הארץ במסלולו סביב השמש. תקופת המסלול היא 15.2 שנים. המסלול מוארך למדי - האקסצנטריות היא 0.87 - מה שמצביע על כך ש- S2 נמצאת במרחק של כעשרה ימי אור מהמסה המרכזית בנקודת המסלול הרחוקה ביותר [7].
"כעת אנו יכולים להדגים בוודאות כי SgrA * הוא אכן המיקום של המסה האפלה המרכזית שידענו שקיימת. חשוב עוד יותר, הנתונים החדשים שלנו "הצטמצמו" בגורם של כמה אלפי נפחים שבתוכם נמצאים כמה מיליוני המוני השמש ", אומר ריינר ש דל, סטודנט לתואר שלישי ב- MPE וגם המחבר הראשון של המאמר שהתקבל.
למעשה, חישובי מודלים מעידים כעת כי האומדן הטוב ביותר למסת החור השחור במרכז שביל החלב הוא 2.6? פי 0.2 מיליון מכמות השמש.
אין אפשרויות אחרות
על פי הניתוח המפורט שהוצג במאמר הטבע, כעת ניתן להחריג באופן סופי תצורות אחרות שכבר היו אפשריות בעבר, כמו אשכולות קומפקטיים מאוד של כוכבי נויטרונים, חורים שחורים בגודל כוכבים או כוכבים בעלי מסה נמוכה, או אפילו כדור של נייטרינו כבד.
התצורה היחידה שעדיין קיימת בתנאי חור שחור שאינו בר-קיימא היא כוכב היפותטי של חלקיקים יסודיים כבדים הנקראים בוסונים, שייראו דומים מאוד לחור שחור. "עם זאת", אומר ריינהרד גנזל, "גם אם כוכב בוזון כזה אפשרי באופן עקרוני, הוא בכל מקרה יתמוטט במהירות לחור שחור-מסיבי, כך שלדעתי די דאגנו לתיק!"
התצפיות הבאות
"מרבית האסטרופיזיקאים היו מקבלים כי הנתונים החדשים מספקים עדויות משכנעות לכך שקיים חור שחור סופר-מסיבי במרכז שביל החלב. זה הופך את הסבירות עוד יותר לפירוש החור השחור-מסיבי לריכוז העצום של המסה האפלה שהתגלה במרכז גלקסיות רבות אחרות ”, אומר אלביו רנזיני, מדען תוכנית VLT ב- ESO.
אז מה נותר לעשות? המסע הגדול הבא עכשיו הוא להבין מתי ואיך נוצרו החורים השחורים העל-מסיביים ומדוע נראה כי כמעט כל גלקסיה מסיבית מכילה כזו. היווצרותם של חורים שחורים מרכזיים ושל גלקסיות המארחים שלהם עצמם נראית יותר ויותר כבעיה אחת ואותה זהה. אכן, אחד האתגרים הבולטים של ה- VLT לפתור בשנים הקרובות.
אין ספק כי תצפיות אינטרפרומטריות מגיעות עם מכשירים ב אינטרפרומטר VLT (VLTI) וטלסקופ ה- Binocular Large (LBT) יביאו גם לזינוק ענק נוסף בתחום המחקר המרתק הזה.
אנדראס אקרט הוא אופטימי: "אולי יתאפשר אפילו עם תצפיות רנטגן ורדיו בשנים הקרובות להדגים ישירות את קיומו של אופק האירועים."
המקור המקורי: פרסום חדשות ESO
