Siden 1970'erne har astronomer teoretiseret, at der i midten af vores galakse, ca. 26.000 lysår fra Jorden, findes et supermassivt sort hul (SMBH) kendt som Skytten A *. Måling af skønsmæssigt 44 millioner km (27,3 millioner mi) i diameter og vejning til ca. 4 millioner solmasser, menes dette sorte hul at have haft en dybtgående indflydelse på dannelsen og udviklingen af vores galakse.
Og alligevel har videnskabsmænd aldrig været i stand til at se det direkte, og dets eksistens er kun blevet udledt af den effekt, det har på stjernerne og materialet, der omgiver det. Imidlertid har nye observationer foretaget af GRAVITY-samarbejdet ** formået at give de mest detaljerede observationer til dato af sagen omkring Skytten A *, hvilket er det stærkeste bevis endnu, for at der findes et sort hul i midten af Mælkevejen.
Undersøgelsen, der beskriver deres fund - ”Opdagelse af orbitalbevægelser nær den sidste stabile cirkulære bane for det massive sorte hul SgrA *”, der for nylig blev vist i tidsskriftet Astronomi og astrofysik - blev ledet af Reinhard Genzel fra Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) og omfattede de forskellige forskere, der udgør GRAVITY-samarbejdet.
GRAVITY-samarbejdet (som består af forskere fra flere europæiske forskningsinstitutter og universiteter) kaldes på grund af deres tilknytning til GRAVITY-instrumentet, som er en del af ESO's Very Large Telescope Interferometer (VLTI). Dette instrument kombinerer lyset fra VLTs fire enhedsteleskoper for at skabe et virtuelt teleskop, der måler 130 m (426,5 fod) i diameter.
I de sidste to år har dette team brugt dette instrument til at observere det galaktiske center og Sgr A * for at observere de effekter, det har på det omgivende miljø. Formålet med disse observationer har været at teste forudsigelserne fra Einsteins teori om generel relativitet og lære mere om SMBHs ved at studere den nærmeste tilgængelige kandidat.
Et andet formål var at søge efter orbitalbevægelserne med fakkel af infrarød stråling (alias 'hot spots') i Sag A * -tiltrædelsesskiven (bæltet af gas, der kredser rundt om det sorte hul). Flammerne sker, når denne gas, der accelereres til relativistiske hastigheder, trækkes så tæt som muligt på det sorte huls begivenhedshorisont - det, der er kendt som den inderste stabile cirkulære bane (ISCO) - uden at blive fortæret.
Ved hjælp af GRAVITY-instrumentet på VLTI observerede teamet fakler fra bæltet, der blev accelereret til 30% lysets hastighed i en cirkulær bane omkring Sag A *. Ikke kun var dette første gang, materiale blev observeret i kredsløb tæt på et sort huls punkt uden tilbagevenden, det var de mest detaljerede observationer endnu af materiale, der kredser rundt i nærheden af et sort hul.
Som Oliver Pfuhl, en videnskabsmand ved Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics og en medforfatter på papiret, sagde det i en nylig pressemeddelelse fra ESO:
“Det er sjovt at faktisk være vidne til materiale, der kredser rundt om et massivt sort hul med 30% af lysets hastighed. GRAVITYs enorme følsomhed har gjort det muligt for os at observere tiltrædelsesprocesserne i realtid i en hidtil uset detalje.“
De observationer, de foretog, bekræftede også teorien om, at Sag A * faktisk er et supermassivt sort hul - ellers kendt som det "massive sorte hulparadigme". Som Genzel forklarede, er denne præstation noget, som videnskabsfolk har set frem til i årtier. ”Dette var altid et af vores drømmeprojekter, men vi turde ikke håbe, at det ville blive muligt så hurtigt,” sagde han.
Interessant nok er dette ikke første gang, at GRAVITY-samarbejdet har brugt VLTI til at observere centrum af vores galakse. Tidligere i år brugte teamet GRAVITY og Spektrografen til integrale feltobservationer i det nærinfrarøde (SINFONI) instrument til at måle en stjernes bevægelser, da det udførte en tæt fly-by med Sag A *.
Da stjernen (S2) passerede tæt på det ekstreme tyngdefelt i Skytten A *, målte holdet stjernens position og hastighed og sammenlignede disse med tidligere målinger. Efter at have sammenlignet dem med forskellige teorier om tyngdekraft, var de i stand til at bekræfte, at stjernens opførsel var i overensstemmelse med forudsigelser foretaget af Einsteins teori om generel relativitet.
Dette var en stor bedrift, da det var første gang, at generel relativitet blev bekræftet i et så ekstremt miljø. Som Pfuhl forklarede:
“Vi overvågede nøje S2, og selvfølgelig holder vi altid øje med Skytten A *. Under vores observationer var vi heldige nok til at bemærke tre lyse fakler omkring det sorte hul - det var et heldigt tilfældighed!“
I sidste ende blev disse banebrydende observationer muliggjort takket være en kombination af internationalt samarbejde og avancerede instrumenter. I fremtiden er mere avancerede instrumenter - og forbedrede metoder til datadeling - sikker på at låse op for endnu flere mysterier om universet og hjælpe forskere med at forstå, hvordan det blev.
Og sørg for at tjekke denne ESOcast, der taler om denne nylige opdagelse, høflighed af ESO:
** GRAVITY-samarbejdet består af medlemmer fra Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, LESIA Paris Observatory, Centre Nationale de Researches Scientifique (CNRS), Max Planck Institute for Astronomy, Centro de Astrofísica e Gravitação (CENTRA) , European Southern Observatory (ESO) og flere europæiske universiteter.
