Midt i vores galakse ligger en region, hvor ca. 10 millioner stjerner er pakket i kun 1 parsec (3,25 lysår) af rummet. I midten af dette ligger det supermassive sorte hul (SMBH) kendt som Skytten A *, som har en masse på over 4 millioner solskin. I årtier har astronomer forsøgt at få et bedre kig på denne region i håb om at forstå de utrolige kræfter på arbejdet og hvordan de har påvirket udviklingen af vores galakse.
Det, de har fundet, inkluderer en række stjerner, der kredser meget tæt på Skytten A * (som S1 og S2), som er blevet brugt til at teste Einsteins teori om generel relativitet. Og for nylig opdagede et team fra UCLAs Galactic Center Orbits Initiative en række kompakte objekter, der også kredser om SMBH. Disse genstande ligner gasskyer, men opfører sig som stjerner, afhængigt af hvor tæt de er i deres bane til Skytten A *.
Undersøgelsen, der beskriver deres fund, som for nylig blev vist i tidsskriftet Natur, blev ledet af Dr. Anna Ciurlo fra University of California, Los Angeles (UCLA). Som de antyder i deres undersøgelse, kredsløb disse objekter vores galakse SMBH med en periode på mellem 100 til 1.000 år. Disse objekter ser kompakte ud det meste af tiden, men strækker sig, når de er på det nærmeste punkt i deres kredsløb mod det sorte hul.
Deres arbejde bygger på omkring femten år med observationer, der har identificeret flere og flere af disse objekter nær centrum af vores galakse. Den første genstand (senere navngivet G1) blev opdaget i 2005 af et team ledet af Andrea Ghez, Lauren B. Leichtman og Arthur E. Levine professor i astrofysik, direktør for UCLA Galactic Center Group og en medforfatter til denne undersøgelse.
Dette blev fulgt i 2012, da prof. Ghez og hendes kolleger fandt et andet objekt (G2), der kom tæt på Skytten A * i 2014. Oprindeligt blev G1 og G2 antaget at være gasskyer, indtil de nærmest nærmet sig Skytten A * s og blev ikke makuleret af SMBHs tyngdekraften (hvilket er, hvad der normalt sker med gasskyer, når man nærmer sig et sort hul). Som Ghez forklarede:
”På det nærmeste tidspunkt havde G2 en virkelig mærkelig signatur. Vi havde set det før, men det så ikke så særligt ud, før det kom tæt på det sorte hul og blev langstrakt, og meget af dens gas blev revet fra hinanden. Det gik fra at være et temmelig uskadeligt objekt, da det var langt fra det sorte hul til et, der virkelig blev strakt ud og forvrængt ved sin nærmeste tilgang og mistet sit ydre skal, og nu bliver det mere kompakt igen. ”
I 2018 brugte Dr. Cuirlo og et internationalt team af astronomer (som inkluderede prof. Ghez) tolv års data indsamlet af W.M. Keck Observatorium og adaptiv optik-teknologi (som prof. Ghez hjalp pioner) med at identificere yderligere tre af disse objekter (G3, G4 og G5) nær galakseens centrum. Siden den tid er i alt seks objekter identificeret i denne region (G1 - G6).
I denne seneste undersøgelse anvendte teamet ledet af Dr. Cuirlo 13 år nær-infrarød data opnået af W.M. Kecks integrerede feltspektrometer til OSIRIS for at undersøge bane for disse seks objekter. Astronomer er spændende at studere disse objekter, fordi de giver astronomer en mulighed for at teste generel relativitet - noget, som prof. Ghez og hendes kolleger gjorde i sommeren 2019.
Og som Mark Morris - en UCLA-professor i fysik og astronomi og en medforfatter på studiet - forklarede, skæbnen for disse genstande er noget astronomer vil vide, fordi det forventede at være ret spektakulært.
”En af de ting, der har fået alle glade for G-objekterne, er, at de ting, der bliver trukket af dem af tidevandsstyrker, når de fejer ved det centrale sorte hul, uundgåeligt skal falde ned i det sorte hul,” sagde han. ”Når det sker, kan det muligvis producere et imponerende fyrværkeri, da materialet, der spises af det sorte hul, vil varme op og udsende rigelig stråling, før det forsvinder over begivenhedshorisonten.”
I løbet af observationen af Mælkevejens centrale region har forskergruppen rapporteret om eksistensen af seks objekter indtil videre. Imidlertid bemærkede de også, at selvom G1 og G2 har meget lignende bane, er de andre fire objekter ”forskellige. Dette giver naturligvis anledning til spørgsmålet om, hvorvidt alle seks er en lignende klasse af objekter, eller G1 og G2 er outliers.
Ghez og hendes kolleger mener, at alle seks genstande var binære stjerner, der fusionerede på grund af SMBHs stærke tyngdekraft. Denne proces ville have taget mere end 1 million år at gennemføre og kunne være en indikation af, at binære stjernefusioner faktisk er ret almindelige. Som Ghez forklarede:
”Sorte huller kører muligvis binære stjerner til at smelte sammen. Det er muligt, at mange af de stjerner, vi har set og ikke forstår, kan være slutproduktet af fusioner, der er rolige nu. Vi lærer hvordan galakser og sorte huller udvikler sig. Den måde, binære stjerner interagerer med hinanden og med det sorte hul, er meget forskellig fra, hvordan enkeltstjerner interagerer med andre enkeltstjerner og med det sorte hul. ”
En anden interessant observation, som Ghezs team rapporterede om tilbage i september 2019, er det faktum, at Skytten A * er vokset lysere i de sidste 24 år - et tegn på, at det spiser mere stof. På lignende måde syntes strækningen af G2, der blev observeret i 2014, at trække gas væk fra det, der måske for nylig er blevet konsumeret af det sorte hul.
Dette kan være en indikation af, at de fusioner, der finder sted i nærheden, fodrer Skytten A *. De seneste observationer viste også, at selvom gassen fra G2's ydre skal blev strammet dramatisk, blev støvet inde i det ikke strækket meget. Dette betyder, at noget holdt støvet kompakt, hvilket er overbevisende bevis for, at stjerne kunne være inde i G2.
Som Ciurlo sagde, blev denne opdagelse muliggjort takket være årtiers værd af observationer fra UCLA Galactic Center Group.
“Det unikke datasæt, som professor Ghez's gruppe har samlet i mere end 20 år, var det, der gjorde det muligt for os at opdage denne opdagelse. Vi har nu en population af 'G' -objekter, så det er ikke et spørgsmål om at forklare en 'engangshændelse' som G2. '
I mellemtiden har teamet allerede identificeret et par andre kandidater, der kunne høre til denne nye klasse af objekter og fortsætter med at analysere dem. I sidste ende vil denne forskning hjælpe astronomer med at forstå, hvad der sker i de fleste galakser, og hvordan interaktioner mellem stjerner og SMBH'er i deres kerner bidrager til at drive deres evolution.
”Jorden er i forstæderne sammenlignet med midten af galaksen, som er omkring 26.000 lysår væk,” sagde Ghez. ”Centrum af vores galakse har en massefylde på stjerner, der er 1 milliard gange højere end vores del af galaksen. Tyngdekraften er så meget stærkere. Magnetfelterne er mere ekstreme. I midten af galaksen er der, hvor ekstrem astrofysik forekommer - astrofysikens X-sports. ”
