Billedkredit: NRAO
30 år efter, at astronomer opdagede det mystiske objekt i det nøjagtige centrum af vores Mælkevejsgalakse, har et internationalt forskerhold endelig lykkedes det direkte at måle størrelsen på det objekt, der omgiver et sort hul næsten fire millioner gange mere massivt end Solen. Dette er den nærmeste teleskopiske tilgang til et sort hul hidtil og sætter en større grænse for astrofysik inden for rækkevidde af fremtidige observationer. Forskerne brugte National Science Foundation's Very Long Baseline Array (VLBA) radioteleskop for at gøre gennembrudet.
”Dette er et stort skridt fremad,” sagde Geoffrey Bower fra University of California-Berkeley. ”Dette er noget, som folk har ønsket at gøre i 30 år,” siden det galaktiske centerobjekt, kaldet Skytten A * (udtalt ”A-stjerne”), blev opdaget i 1974. Astronomerne rapporterede om deres forskning i 1. april-udgaven af Science Express.
”Nu har vi en størrelse til objektet, men mysteriet om dets nøjagtige natur forbliver stadig,” tilføjede Bower. Det næste trin, forklarede han, er at lære dens form, "så vi kan se, om det er jetfly, en tynd disk eller en sfærisk sky."
Mælkevejens centrum, 26.000 lysår fra Jorden, er skjult af støv, så teleskoper med synligt lys ikke kan studere objektet. Mens radiobølger fra Galaxy's centrale region kan trænge ind i støvet, er de spredt af turbulent ladet plasma i rummet langs synslinjen til Jorden. Denne spredning havde frustreret tidligere forsøg på at måle størrelsen på det centrale objekt, ligesom tåge slører lyset fra fjerne fyrtårne.
”Efter 30 år har radioteleskoper endelig løftet tågen, og vi kan se, hvad der foregår,” sagde Heino Falcke fra Westerbork Radio Observatory i Holland, et andet medlem af forskerteamet.
Det lyse, radioemitterende objekt ville passe pænt lige inden for stien til Jordens bane omkring solen, sagde astronomerne. Selve det sorte hul, beregner de, er omkring 14 millioner miles på tværs og ville let kunne passe ind i Mercurys bane. Sorte huller er koncentrationer af stof så tæt, at ikke engang lys kan undslippe deres kraftige tyngdekraft.
De nye VLBA-observationer gav astronomer deres bedste look endnu på et sort hulsystem. ”Vi er meget tættere på at se virkningerne af et sort hul på dets miljø her end andre steder,” sagde Bower.
Mælkevejens centrale sorte hul, ligesom dens mere massive kusiner i mere aktive galaktiske kerner, antages at trække ind materiale fra dets omgivelser og i processen, der driver udledningen af radiobølgerne. Mens de nye VLBA-observationer ikke har givet et endeligt svar på arten af denne proces, har de været med til at udelukke nogle teorier, sagde Bower. Baseret på det seneste arbejde, forklarede han, er de resterende mest teorier for arten af det radioemitterende objekt jetfly af subatomære partikler, svarende til dem, der ses i radiogalakser; og nogle teorier, der involverer stof, accelereres nær kanten af det sorte hul.
Da astronomerne studerede Skytten A * ved højere og højere radiofrekvenser, blev objektets tilsyneladende størrelse mindre. Også denne kendsgerning, sagde Bower, hjalp med at udelukke nogle ideer om objektets art. Faldet i observeret størrelse med stigende frekvens eller kortere bølgelængde giver astronomerne også et forfriskende mål.
”Vi tror, at vi i sidste ende kan observere med korte nok bølgelængder, at vi vil se en afskæring, når vi når størrelsen på selve det sorte hul,” sagde Bower. Derudover sagde han, "i fremtidige observationer håber vi at se en 'skygge' støbt af en tyngdekraftlinseringseffekt af det meget stærke tyngdekraft af det sorte hul. '
I 2000 foreslog Falcke og hans kolleger en sådan observation af teoretiske grunde, og det forekommer nu muligt. ”Afbildning af skyggen af det sorte huls begivenhedshorisont er nu inden for vores rækkevidde, hvis vi arbejder hårdt nok i de kommende år,” tilføjede Falcke.
En anden konklusion, som videnskabsmændene nåede frem til, er, at ”den samlede masse af det sorte hul er meget koncentreret,” ifølge Bower. De nye VLBA-observationer giver, sagde han, den "mest præcise lokalisering af massen af et supermassivt sort hul nogensinde." Præcisionen af disse observationer gør det muligt for forskerne at sige, at en masse på mindst 40.000 solskibe skal opholde sig i et rum, der svarer til størrelsen på Jordens bane. Dette tal repræsenterer imidlertid kun en nedre grænse for massen. Forskerne mener sandsynligvis, at hele det sorte hul - lig med fire millioner solskin - er koncentreret godt inde i det område, der er indhyllet af det radioemitterende objekt.
For at foretage deres måling var astronomerne nødt til at gå i en nøje længde for at omgå spredningseffekten af plasma "tåge" mellem Skytten A * og Jorden. ”Vi var nødt til at skubbe vores teknik virkelig hårdt ud,” sagde Bower.
Bower sammenlignede opgaven med at "forsøge at se din gule gummiandduk gennem det frostede glas i brusekabinen." Ved at foretage mange observationer, kun at holde data af højeste kvalitet og matematisk fjerne spredningseffekten af plasmaet, lykkedes det forskerne at foretage den første nogensinde måling af Skytten A * 's størrelse.
Foruden Bower og Falcke inkluderer forskerteamet Robin Herrnstein fra Columbia University, Jun-Hui Zhao fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Miller Goss fra National Radio Astronomy Observatory og Donald Backer fra University of California-Berkeley. Falcke er også adjungeret professor ved Universitetet i Nijmegen og gæsteforsker ved Max-Planck Institut for Radioastronomi i Bonn, Tyskland.
Skytten A * blev opdaget i februar 1974 af Bruce Balick, nu på University of Washington, og Robert Brown, nu direktør for National Astronomy and Ionospheric Center ved Cornell University. Det er vist, at det endeligt er centrum af Mælkevejen, som resten af Galaxy drejer rundt. I 1999 brugte Mark Reid fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics og hans kolleger VLBA-observationer af Skytten A * til at opdage Jordens bevægelse i kredsløb omkring Galaxy's centrum og bestemte, at vores solsystem tager 226 millioner år for at lave et kredsløb rundt om Galaxy.
I marts 2004 samledes 55 astronomer på National Radio Astronomy Observatory anlægget i Green Bank, West Virginia, til en videnskabelig konference for at fejre opdagelsen af Skytten A * i Green Bank for 30 år siden. På denne konference afslørede forskerne en mindeplacet på et af opdagelsesteleskopene.
The Very Long Baseline Array, en del af National Radio Astronomy Observatory, er et kontinentbredt radioteleskopsystem med 10, 240 ton skålantenner, der spænder fra Hawaii til Caribien. Det giver den største opløsningsevne eller evnen til at se fine detaljer i ethvert teleskop i astronomi, på Jorden eller i rummet.
National Radio Astronomy Observatory er en facilitet fra National Science Foundation, der drives under samarbejdsaftale af Associated Universities, Inc.
Original kilde: NRAO nyhedsmeddelelse
