Surf-o gaura neagra

Source: http://www.eso.org/public/news/eso0226/

image image

O echipă internaţională de astronomi [2], condus de cercetatorii de la Institutul Max-Planck pentru Fizica extraterestre (MPE), a observat în mod direct o stea altfel normale orbiteaza gaura neagra supermasiva in centrul Caii Lactee. Zece ani de măsurători osteneală au fost încununate de o serie de imagini unice, obţinut prin Adaptive Optics (AO) ONC-Conica (Naco) instrument de [3] cu privire la 8.2-m VLT telescop YEPUN la Paranal Observatorul ESO. Se pare că începutul acestui an, steaua se apropie de gaura centrala Negre, la termen de 17 de ore de lumină - doar de trei ori distanţa dintre Soare şi planeta Pluto - în timp ce călătoresc, la nu mai mult de 5000 km / sec. Măsurătorile anterioare ale vitezelor de stele aproape de centrul Căii Lactee şi variabile de emisie de raze X din această zonă au furnizat cele mai puternice dovezi până în prezent cu privire la existenţa unei găuri negre din galaxia central de casa noastră şi, implicit, că masa de întuneric concentraţiile observate în multe nuclee de alte galaxii, probabil, sunt, de asemenea, găuri negre supermasive. Cu toate acestea, nu a fost încă posibilă de a exclude mai multe configuratii alternative. Într-o pauză, prin lucrare aparuta in Nature de cercetare jurnal pe 17 octombrie 2002, echipa a prezenta rapoartele de rezultatele lor incitante, inclusiv imagini de înaltă rezoluţie, care să permită urmărirea două treimi din orbita unei stele, desemnat "S2". Acesta este in prezent cea mai apropiata stea observabile la sursa de radio compact şi candidate masivă gaură neagră "SgrA *" ("Sagittarius A") de la centrul Caii Lactee. Perioada orbitală este de doar peste 15 ani. Noi măsurători exclude cu mare încredere că masa centrală întunecată constă dintr-un grup de stele neobişnuite sau particule elementare, şi se lasă dubii cu privire la prezenţa unei găuri negre supermasive din centrul galaxiei în care trăim.

Quasarii şi găuri negre

Inca de la descoperirea de quasari (cvasi-stelare surse radio) în 1963, astrofizicienii au căutat o explicaţie a producţiei de energie şi de aceste obiecte mai luminoase din Univers. Quasarii locuiesc în centrele de galaxii, si se crede ca energia enorme emise de aceste obiecte se datorează în raport cu substanţa care intră pe-o gaura neagra supermasiva, eliberând energie gravitaţională prin radiaţie intensă înainte de acest material dispare pentru totdeauna in gaura (în terminologia fizica: "trece dincolo de orizontul evenimentului" [4] ).

Pentru a explica producerea de energie prodigioase de quasari şi alte galaxii active, este nevoie să presupunem prezenţa de găuri negre cu mase de un milion la cateva miliarde de ori masa Soarelui. Dovezi de mult a fost acumularea pe parcursul ultimilor ani în sprijinul celor de mai sus "accreting gaură neagră" model de quasari şi alte galaxii, inclusiv de detectare a concentraţiilor de masă întunecată din regiunile lor centrale.

Cu toate acestea, o dovadă clară impune excl. toate posibile si alte configuratii, gaura neagră ne-a concentraţiei de masă centrală.Pentru aceasta, este imperativ să se stabilească forma câmpului gravitaţional foarte aproape de obiect centrale - şi acest lucru nu este posibil pentru quasari îndepărtat din cauza limitărilor tehnologice de telescoape disponibile în prezent.

Centrul Căii Lactee

Centrul galaxiei noastre, Calea Lactee se afla in sudul constallation Sagetator (Archer), şi este "doar" 26000 de ani-lumină distanţă[5]. Pe imagini de înaltă rezoluţie, este posibil să discernem mii de stele individuale în cadrul centrală, un an-lumină la nivel regiune (aceasta corespunde la aproximativ un sfert din distanţa până la "Proxima Centauri", vedeta cea mai apropiată de sistemul solar).

Prin intermediul propunerilor de rezoluţie depuse de aceste stele pentru a sonda câmpul gravitaţional, cu observaţii de 3,5 m Tehnologii noi Telescope (NTT), la La Silla Observatorul ESO (Chile) (şi ulterior la >10-m telescop Keck, Hawaii, Statele Unite ale Americii), peste ultimul deceniu, au demonstrat că o masă de aproximativ 3 milioane de ori cea a Soarelui este concentrată într-o rază de lumină numai 10 zile [5] de radio compact şi cu raze X, sursă SgrA * ("Sagittarius A") la centrul de din roi de stele.

Acest lucru înseamnă că * SgrA este omologul cel mai probabil al gaurii negre presupuse şi, în acelaşi timp, ea face Centrul Galactic cea mai buna bucata de dovezi pentru existenţa unor astfel de găuri negre supermasive. Cu toate acestea, aceste anchete anterioare nu a putut exclude alte câteva, non-negru configuraţii gaura.

" Am avut nevoie de imagini, apoi chiar mai clare pentru a rezolva problema dacă orice configuraţie, alta decât o gaură neagră este posibil şi am numărat pe telescopul VLT ESO de a furniza aceste ", explica Reinhard Genzel, director la Institutul Max-Planck pentru Fizica extraterestre ( MPE) în Garching din apropierea oraşului München (Germania) şi membru al echipei de faţă. " Noul ONC-Conica (Naco) instrument, construit într-o strânsă colaborare între institutul nostru, Institutul Max-Planck pentru Astronomie (MPIA: Heidelberg, Germania), ESO şi Paris-Meudon şi Grenoble Observatoare (Franţa), a fost doar ceea ce aveam nevoie să facă acest pas decisiv inainte ".

Observaţiile Naco din centrul Caii Lactee

Noul instrument de Naco [3] a fost instalat la sfârşitul anului 2001 la VLT 8.2-m YEPUN telescop. Deja în timpul testelor iniţiale, a produs multe imagini impresionante, unele dintre care au fost obiectul de versiunile anterioare de presa ESO [6].

" primele observaţii în acest an cu Naco ne-a dat imediat "mai profunde", mai clare şi imagini ale Centrului de Calea Lactee vreodată, care arată un număr mare de stele în această zonă, în detaliu ", spune Andreas Eckart de la Universitatea din Köln, un alt membru al echipei internationale care este condusa de Rainer Schödel, Thomas Ott şi Reinhard Genzel din eroarea maximă tolerată. "Dar noi am fost încă să fie copleşiţi de rezultatul minunat de aceste date! "

Combinand imaginile lor in infrarosu cu bazele de date radio de înaltă rezoluţie, echipa a fost în măsură să determine - în cursul unei perioade de zece ani - pozitiile foarte exacte din aproximativ o mie de sori în zona centrală cu privire la sursa de compact * SgrA de radio, a se vedea ESO de presă Photo eso0225.

În orbita in jurul gaurii negre centrale

Nici un eveniment ca acesta nu a fost vreodată înregistrat. Aceste date arată fără echivoc că unice S2 se misca de-a lungul o orbita eliptica cu SgrA * la unul se concentreze, şi anume orbitele S2 SgrA * ca Pamantul orbiteaza in jurul Soarelui, cf. art. panoul din dreapta al ESO Press Photo eso0225.

Datele superb permit, de asemenea, o determinare exactă a parametrilor orbitali (formă, mărime, etc). Se pare că a ajuns la distanta de cel mai apropiat S2 sarcina de a * SgrA în primăvara anului 2002, momentul la care a fost doar 17 de ore de lumină [5]distanţă de sursa de radio, sau doar de 3 ori distanţa Soare-Pluto. Acesta a fost apoi se deplasează la mai mult de 5000 km / s sau aproape două sute de ori viteza a Pamantului in orbita sa in jurul Soarelui. Perioada orbitală este de 15,2 ani. Orbita este destul de alungită - excentricitate este 0.87 - indică faptul că S2 este de aproximativ 10 zile-lumină distanţă de masa central de la punctul cel mai îndepărtat orbitale [7].

" Suntem acum în măsură să demonstreze cu certitudine că este într-adevăr SgrA * Locul de amplasare a masei întuneric centrale am stiut ca exista. Mai important chiar, datele noastre noi au "scazut", cu un factor de câteva mii de volum în care cele câteva milioane de solar Masele sunt conţinute ", spune Rainer Schödel, doctorand la eroarea maximă tolerată şi, de asemenea, primul autor al hartiei rezultate.

De fapt, modele de calcul în prezent indică faptul că cea mai bună estimare a masei de Black Hole la centrul Caii Lactee este de 2,6 ± 0,2 milioane de ori masa Soarelui.

Nici alte posibilităţi

Potrivit analizei detaliate prezentate în articol Nature, alte configuratii posibile anterior, cum ar fi grupuri foarte compacte ale unei stele neutronice, găuri negre stelare dimensiune sau stele scăzut în masă, sau chiar o minge de neutrini presupuse grele, poate fi acum excluşi definitiv.

Doar încă viabilă non-negru de configurare gaura este o stea ipotetic de particule elementare numite bosoni grele, ceea ce ar arata foarte similar cu o gaura neagra. "Cu toate acestea", spune Reinhard Genzel, "chiar dacă astfel de un boson stele este posibil, în principiu, aceasta s-ar prăbuşi rapid intr-o gaura neagra supermasiva oricum, deci cred ca avem destul de mult obtinut caz!"

Următoarele observaţii

" Cele mai multe astrofizicienii ar accepta faptului că noile date furnizează dovezi convingatoare ca o gaura neagra supermasiva există în centrul Căii Lactee. Acest lucru face chiar mai mult, probabil, interpretarea supermasivă gaură neagră pentru concentraţia enormă masă de întuneric detectate la centrul de multe alte galaxii ", spune Alvio Renzini, VLT Scientist programului la ESO.

Deci, ceea ce rămâne de făcut? Căutarea următoare mare acum este de a intelege cand si cum aceste gauri negre supermasive au format şi de ce aproape fiecare galaxie masiv pare să o conţină. Formarea de gauri negre centrale şi că de galaxii gazdă lor s-au din ce în ce par a fi doar o problemă şi aceeaşi. Într-adevăr, una din provocările restante pentru VLT pentru a rezolva în următorii câţiva ani.

Există, de asemenea, fără îndoială că vine observaţiile interferometric cu instrumente la Interferometer VLT (VLTI) şi Telescopul Binocular mari (LBT) va avea ca rezultat, de asemenea, într-un alt salt uriaş în acest domeniu interesant de cercetare.

Andreas Eckart este optimist: " Poate va fi chiar posibil cu raze X şi de observaţiile radio în următorii câţiva ani pentru a demonstra în mod direct existenţa a orizontului evenimentelor. "

Ia act de

[1] : Acest comunicat de presă este emis în coordonare între ESO şi Max-Planck-Institutul de Fizica extraterestre (MPE) în Garching, Germania. O versiune germană este disponibil la http://www.mpg.de/pri02/pri0287.htm.

[2] : Echipa este formata din Rainer Schödel, Thomas Ott, Reinhard Genzel, Reiner Hofmann şi Lehnert Matt (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germania), Andreas Eckart şi Mouawad Nelly (Physikalisches Institut, Universität zu Köln, Cologne, Germania), Tal Alexander (Institutul de Stiinta Weizmann, Rehovot, Israel), Mark J. Reid (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, Statele Unite ale Americii), Rainer Lenzen şi Markus Hartung (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Germania), François Lacombe, Daniel Rouan, Eric Gendron şi Gérard Rousset (Observatoire de Paris - secţiunea de Meudon, Franţa), Anne-Marie Lagrange (Laboratoire d'Astrophysique, Observatoire de Grenoble, Franţa), Wolfgang Brandner, Nancy Ageorges, Chris Lidman, Alan FM Moorwood, Jason Spyromilio şi Norbert Hubin (ESO) şi Karl M. Menten (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germania).

[3] : facilitatea de Naco are două componente majore, Conica şi ONC . COudé Near-infrarosu Aparat foto (Conica) a fost dezvoltat de un consortiu german, cu o colaborare extinsă ESO. Consorţiul este format din Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) (Heidelberg) şi Max-Planck-Institut für Physik Extraterrestrische (MPE)(Garching). Nasmyth Adaptive Optics System (ONC) a fost dezvoltat, cu sprijinul de Insu-CNRS, de către un consorţiu francez în colaborare cu ESO. Consorţiul este format din franceză Oficiului Naţional d'Etudes et de cercetări Aérospatiales (ONERA) Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG) şi Observatorul din Paris (Despa şi DASGAL).

[4] : In Teoria lui Albert Einstein a relativitatii generale, orice masă are o rază de caracteristic, "Event Horizon", sau "raza Schwarzschild" numit după astrofizician german Karl Schwarzschild. În acest rază, chiar lumina nu poate scăpa de a trage forţa gravitaţională. Raza de 2.6 ± 0.2 milioane de mase solare gaura neagra (ca cel de la centrul galaxiei Calea Lactee) este de aproximativ 7.7 milioane km (26 de lumină-secunde).

[5] : distantele Astronomic sunt adesea exprimate in timp este nevoie de lumina, care călătoresc la 300.000 km / s, pentru a le acoperi. 1 lumina-oră = 1.08 10 9 km; 1 lumina zi = 2.6 10 10 km; 1 lumina, luna = 7.8 10 11 km; 1 an-lumină = 9.5 10 12 km.

[6] : imaginile anterioare Naco au fost publicate în eso0125.

[7] : S2 este un alt mod "normal" stea, dar aproximativ 15 de ori mai masiv şi de 7 ori mai mare decat a Soarelui. Orbitei sale in jurul gaurii negre este relativ stabil. Chiar dacă se mişcă relativ aproape de gaura neagră din orbita prezent, S2 ar trebui să fie de cel puţin 70 ori mai aproape (aproximativ 16 de minute de lumina-Black Hole), înainte de aceasta ar fi, riscă să fie perturbată de fortele mareice. Astronomii se referă la punctele extreme orbital drept "perenigricon" (cel mai apropiat de Black Hole) şi "aponigricon" (cel mai îndepărtat deplasare).

Mai multe informaţii

Informaţiile prezentate în acest comunicat de presă se bazează pe un articol de cercetare ("Vazand pe o orbită în jurul valorii de stele Supermassive Black Hole la centrul Caii Lactee" de Rainer Schödel et al.), Care apare în revista de cercetare "Natura" on octombrie 17, 2002.

Persoane de contact

Reinhard Genzel
Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE)
Garching, Germania
Telefon: +49-89-30000-3280
E-mail: genzel@mpe.mpg.de