Ανακαλύφθηκε το πλησιέστερο αστέρι που περιφέρεται γύρω από τη μαύρη τρύπα του γαλαξία μας

Οι αστρονόμοι στο πανεπιστήμιο του UCLA έκαναν μια αξιοσημείωτη ανακάλυψη, αφού επιβεβαίωσαν την παρουσία ενός αστεριού που περιφέρεται γύρω από τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας σε μόλις 11 και μισό χρόνια – αυτή είναι η συντομότερη γνωστή τροχιά από οποιοδήποτε αστέρι κοντά σε αυτή τη μαύρη τρύπα. Οι ερευνητές που συμμετείχαν στην εργασία που περιγράφει το εύρημα ισχυρίζονται ότι τα δεδομένα θα βοηθήσουν στη δοκιμή της θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν, η οποία προβλέπει ότι ο χώρος και ο χρόνος παραμορφώνονται γύρω από το βαρυτικό πεδίο μιας μαύρης τρύπας.

Το κέντρο του γαλαξία μας είναι ένα τόσο ταραχώδες μέρος που οι άμεσες και ακριβείς οπτικές παρατηρήσεις γύρω από τη μαύρη τρύπα είναι απλά αδύνατες. Αντίθετα, οι επιστήμονες βασίζονται στα δεδομένα που μπορούν να συλλέξουν διαβάζοντας ραδιόφωνα, ακτίνες Χ και υπέρυθρα κύματα. Σε βοήθειά τους έρχεται το τηλεσκόπιο Keck στο Mauna Kea στη Χαβάη, το οποίο παρακολουθεί αστέρια κοντά στο γαλαξιακό κέντρο στο IR για 17 χρόνια, παρέχοντας μια λεπτομερή εικόνα της δυναμικής τους. Χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο, οι αστρονόμοι απάντησαν μερικές από τις πιο μπερδεμένες αστρονομικές ερωτήσεις στην πρόσφατη ιστορία, έτσι γνωρίζουμε τώρα:

• στο κέντρο του γαλαξία μας, βρίσκεται μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα πριν από περίπου 26.000 έτη φωτός, με μάζα 4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον ήλιο μας.
• τα αστέρια επιταχύνονται γύρω από την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Περαιτέρω έρευνα θα πρέπει επίσης να επιβεβαιώσει την τάση για το νεοανακαλυφθέν, ταχύτερα σε τροχιά αστέρι επίσης.
• το 2005, το τηλεσκόπιο τράβηξε την πρώτη καθαρή εικόνα του κέντρου του Γαλαξία,  συμπεριλαμβανομένης της περιοχής που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα, χρησιμοποιώντας τεχνολογία προσαρμοστικής οπτικής τεχνολογίας αστέρι οδηγού λέιζερ.

Το πρόσφατα επιβεβαιωμένο αστέρι, που ονομάστηκε SO-102 , έχει χαρτογραφηθεί πλήρως η τροχιά του, χάρη στη σύντομη περίοδο του. Αυτό είναι μόνο το δεύτερο αστέρι που έχει χαρτογραφηθεί πλήρως η τροχιά του, μετά το γειτονικό S0-2. Τα δεδομένα από τις δύο τροχιές μαζί θα βοηθήσουν τους αστρονόμους να μοντελοποιήσουν την ίδια τη μαύρη τρύπα, καθώς οι άμεσες παρατηρήσεις IF είναι περιορισμένες λόγω του ότι είναι αόρατη. Μεγάλο μέρος της αξίας για την επίτευξη αυτών των τεράστιων ορόσημων στην αστρονομία ανήκει στον  Andrea Ghez, αρχηγό της ομάδας ανακάλυψης και καθηγητή φυσικής και αστρονομίας στο UCLA που κατέχει την έδρα Lauren B. Leichtman και Arthur E. Levine στην Αστροφυσική. Ο Ghez έχει  3.000 αστέρια που περιφέρονται γύρω από τη μαύρη τρύπα και μελετά το S0-2 από το 1995.

Το πρώτο αστέρι με αρκετά μικρή τροχιακή περίοδο για να επιτρέψει μια πλήρη τρισδιάστατη ανακατασκευή της τροχιάς του, το SO-2, έχει τροχιακή περίοδο περίπου 16 ετών, αλλά γιατί το SO-102 χρειάστηκε τόσο πολύ για να ανακαλυφθεί; Λοιπόν, οι κύριοι λόγοι είναι ότι είναι πολύ αχνό - περίπου 16 φορές λιγότερο φωτεινότερο από το SO-2. Έτσι, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν τα δεδομένα της μαύρης τρύπας από προηγούμενες παρατηρήσεις για να προσδιορίσουν τις τροχιακές ιδιότητες του S0-102, ένα κατόρθωμα που κατέστη δυνατό χάρη στη νέα τεχνολογία προσαρμοστικής οπτικής του τηλεσκοπίου Keck, η οποία επιτρέπει στον καθρέφτη διαμέτρου 10 μέτρων να προσαρμόζεται δυναμικά προκειμένου να διορθωθεί τις παραμορφωτικές επιδράσεις της ατμόσφαιρας της Γης σε πραγματικό χρόνο.

Ο σκοτεινός πυρήνας του Milky Way που παραμορφώνει τον χρόνο και τον χώρο

Με την πάροδο του χρόνου, οι στόχοι του Ghez και των συνεργατών του έχουν εξελιχθεί από την επίδειξη της ύπαρξης μιας μαύρης τρύπας στο κέντρο του γαλαξία μας, στην επικύρωση θεμελιωδών νόμων της φυσικής. Σε υψηλές ταχύτητες και βαρύτητα, η νευτώνεια φυσική δεν αρκεί για να εξηγήσει τις ανωμαλίες σε ελλειπτικές τροχιές, όπως αυτή του Ερμή που έχει ακανόνιστη κίνηση λόγω της μάζας του ήλιου με την οποία βρίσκεται σε πολύ κοντινή απόσταση. Η μέτρηση των στρεβλωτικών επιπτώσεων της μαύρης τρύπας του Γαλαξία στον χωροχρόνο είναι πολύ πιο εύκολη και προφανής από τις παρατηρήσεις γύρω από τον ήλιο ή παρόμοια αστέρια, καθώς η μαύρη τρύπα είναι 4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη σε μάζα. Απαιτούνται, ωστόσο, μακροπρόθεσμες παρατηρήσεις προκειμένου να εντοπιστούν γενικά σχετικιστικά φαινόμενα, τα οποία είναι σωρευτικά σε πολλαπλές τροχιές.

Ένας τρόπος για τους επιστήμονες να δοκιμάσουν τη σχετικότητα είναι να μετρήσουν την ερυθρή μετατόπιση, όπου η βαρυτική επίδραση της μαύρης τρύπας τείνει το μήκος κύματος του φωτός προς το μεγαλύτερο άκρο του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.

Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Science .

πηγή:newsroom του UCLA