Credit imagine: NRAO
La treizeci de ani după ce astronomii au descoperit obiectul misterios din centrul exact al galaxiei noastre pe Calea Lactee, o echipă internațională de oameni de știință a reușit în cele din urmă să măsoare direct dimensiunea acelui obiect, care înconjoară o gaură neagră de aproape patru milioane de ori mai masivă decât Soarele. Aceasta este cea mai apropiată abordare telescopică de o gaură neagră de până acum și pune o frontieră majoră a astrofizicii la îndemâna observațiilor viitoare. Oamenii de știință au utilizat telescopul radio foarte lung (VLBA) al Fundației Naționale a Științei pentru a face descoperirea.
"Acesta este un mare pas înainte", a spus Geoffrey Bower, de la Universitatea din California-Berkeley. „Este un lucru pe care oamenii și-au dorit să-l facă de 30 de ani”, de când obiectul centrului galactic, numit Sagetatorul A * (pronunțat „A-star”), a fost descoperit în 1974. Astronomii au raportat cercetările lor în ediția din 1 aprilie a Science Express.
„Acum avem o dimensiune pentru obiect, dar misterul despre natura sa exactă rămâne în continuare”, a adăugat Bower. Următorul pas, a explicat el, este să-i înveți forma, „astfel încât să putem spune dacă este vorba despre jeturi, un disc subțire sau un nor sferic.”
Centrul Calea Lactee, aflată la 26.000 de ani-lumină de Pământ, este întunecat de praf, astfel încât telescoapele cu lumină vizibilă nu pot studia obiectul. În timp ce undele radio din regiunea centrală a Galaxiei pot pătrunde în praf, ele sunt împrăștiate de plasma încărcată turbulentă în spațiu de-a lungul liniei de vedere către Pământ. Această împrăștiere a frustrat încercările anterioare de a măsura dimensiunea obiectului central, la fel cum ceața estompează strălucirea farurilor îndepărtate.
„După 30 de ani, radiotelescoapele au ridicat în cele din urmă ceața și putem vedea ce se întâmplă”, a spus Heino Falcke, de la Westerbork Radio Observatory din Olanda, un alt membru al echipei de cercetare.
Astronomii au spus că obiectul luminos, care emite radio, s-ar potrivi perfect pe calea orbitei Pământului în jurul Soarelui. Se calculează că gaura neagră în sine este de aproximativ 14 milioane de kilometri și s-ar potrivi cu ușurință pe orbita lui Mercur. Găurile negre sunt concentrații de materie atât de dense încât nici măcar lumina nu poate scăpa de gravitația lor puternică.
Noile observații VLBA au oferit astronomilor aspectul lor cel mai bun încă de la un sistem de găuri negre. "Suntem mult mai aproape de a vedea efectele unei găuri negre asupra mediului său aici decât oriunde altundeva", a spus Bower.
Gaura centrală a Calea Lactee, precum verișorii săi mai masivi din nucleele galactici mai activi, se crede că ar trage din materialele din împrejurimile sale și în procesul de alimentare a undelor radio. În timp ce noile observații VLBA nu au oferit un răspuns final cu privire la natura acestui proces, ele au ajutat la excluderea unor teorii, a spus Bower. Pe baza ultimelor lucrări, a explicat el, principalele teorii rămase pentru natura obiectului care emite radio sunt jeturi de particule subatomice, similare cu cele văzute în galaxiile radio; și unele teorii care implică materie fiind accelerată lângă marginea găurii negre.
Pe măsură ce astronomii au studiat Săgetătorul A * la frecvențe radio mai mari și mai mari, dimensiunea aparentă a obiectului a devenit mai mică. Acest fapt, de asemenea, a spus Bower, a ajutat la excluderea unor idei despre natura obiectului. Scăderea dimensiunii observate cu frecvența crescândă sau cu lungimea de undă mai scurtă îi oferă astronomilor o țintă tentantă.
„Credem că putem observa în cele din urmă lungimi de undă suficient de scurte că vom vedea o întrerupere atunci când vom atinge dimensiunea găurii negre în sine”, a spus Bower. În plus, el a spus, „în observațiile viitoare, sperăm să vedem o„ umbră ”aruncată de un efect de lentila gravitațională a gravitației foarte puternice a găurii negre.”
În 2000, Falcke și colegii săi au propus o astfel de observație pe motive teoretice, iar acum pare posibil. "Imaginarea umbrei orizontului evenimentului găurii negre este acum la îndemâna noastră, dacă lucrăm destul de mult în următorii ani", a adăugat Falcke.
O altă concluzie la care au ajuns oamenii de știință este că „masa totală a găurii negre este foarte concentrată”, potrivit Bower. Noile observații ale VLBA asigură, a spus el, „localizarea cea mai precisă a masei unei găuri negre supermasive vreodată”. Precizia acestor observații le permite oamenilor de știință să spună că o masă de cel puțin 40.000 de Soare trebuie să locuiască într-un spațiu corespunzător dimensiunii orbitei Pământului. Cu toate acestea, această cifră reprezintă doar o limită inferioară a masei. Cel mai probabil, oamenii de știință cred, toată masa găurii negre - egală cu patru milioane de Suns - este concentrată în interiorul zonei înghițite de obiectul care emite radio.
Pentru a-și măsura, astronomii au fost nevoiți să meargă la lungimi dureroase pentru a evita efectul de împrăștiere a „ceaței” plasmatice între Săgetătorul A * și Pământ. "A trebuit să împingem tehnica cu adevărat tare", a spus Bower.
Bower a asemănat sarcina de a „încerca să-ți vadă rața galbenă de cauciuc prin geamul înghețat al cabinei de duș.” Facând numeroase observații, păstrând doar date de cea mai înaltă calitate și îndepărtând matematic efectul de împrăștiere a plasmei, oamenii de știință au reușit să facă prima măsurare a mărimii Săgetător A *.
Pe lângă Bower și Falcke, echipa de cercetare include Robin Herrnstein de la Universitatea Columbia, Jun-Hui Zhao din Centrul pentru Astrofizică Harvard-Smithsonian, Miller Goss al Observatorului National de Astronomie Radio și Donald Backer de la Universitatea din California-Berkeley. Falcke este, de asemenea, profesor adjunct la Universitatea din Nijmegen și om de știință vizitator la Institutul Max-Planck pentru Radioastronomie din Bonn, Germania.
Săgetătorul A * a fost descoperit în februarie 1974 de Bruce Balick, acum la Universitatea din Washington, și Robert Brown, acum director al Centrului Național de Astronomie și Ionosferică de la Universitatea Cornell. S-a arătat în mod concludent că este centrul Căii Lactee, în jurul căreia se rotește restul Galaxiei. În 1999, Mark Reid de la Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics și colegii săi au folosit observațiile VLBA despre Săgetătorul A * pentru a detecta mișcarea Pământului pe orbita în jurul centrului galaxiei și a stabilit că sistemul nostru solar necesită 226 milioane de ani pentru a face un singur circuit în jurul Galaxie.
În martie 2004, 55 de astronomi s-au adunat la instalația National Radio Astronomy Observatory din Green Bank, Virginia de Vest, pentru o conferință științifică care sărbătorește descoperirea Săgetătorului A * la Banca Verde în urmă cu 30 de ani. În cadrul acestei conferințe, oamenii de știință au dezvăluit o placă comemorativă pe unul dintre telescoapele descoperirii.
The Long Long Baseline Array, parte a National Radio Astronomy Observatory, este un sistem radio-telescop la nivel continental, cu antene de 10, 240 de tone, din farfurie, cuprinse între Hawaii și Caraibe. Oferă cea mai mare putere de rezolvare sau capacitatea de a vedea detalii fine ale oricărui telescop în astronomie, pe Pământ sau în spațiu.
Observatorul Național de Radio Astronomie este o instalație a Fundației Naționale a Științei, operată în baza unui acord de cooperare de Universitățile Asociate, Inc.
Sursa originală: Comunicat de presă NRAO
