Międzynarodowy zespół astronomów odkrył, że obiekty orbitujące blisko supermasywnej czarnej dziury Sagittarius A* wykazują stabilne orbity, mimo ekstremalnych sił pływowych.
Centrum naszej Galaktyki skrywa supermasywną czarną dziurę, która powinna być miejscem destrukcji. Jednak najnowsze badania międzynarodowego zespołu naukowców pod kierownictwem doktora Floriana Peißkera z Uniwersytetu Kolońskiego ukazują zupełnie inny obraz. Wykorzystując zaawansowany instrument ERIS (Enhanced Resolution Imager and Spectrograph) zainstalowany przy Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Chile, naukowcy wykazali, że kilka niezwykłych obiektów, zwanych obiektami zapylonymi, porusza się wokół Sagittarius A* w stabilnych orbitach.
Odkrycie to stanowi radykalną zmianę w naszym rozumieniu środowiska wokół supermasywnych czarnych dziur. Wcześniejsze teorie przewidywały, że obiekty zbliżające się do czarnej dziury powinny być rozrywane przez siły pływowe – proces znany jako spaghettyfikacja. Jednak dane zebrane przez zespół Peißkera pokazują, że rzeczywistość jest bardziej skomplikowana i fascynująca.
Zagadka obiektu G2
Jednym z głównych bohaterów tej historii jest obiekt G2, który przez lata był przedmiotem gwałtownych dyskusji naukowych. Badacze uprzednio uważali G2 za zwyczajną chmurę gazu i pyłu, którą siła grawitacyjna Sagittarius A* powinna rozerwać i zniszczyć. Wiele publikacji przewidywało, że G2 będzie rozciągany przez siły pływowe aż do całkowitego rozpadu.
Jednak precyzyjne obserwacje dokonane za pomocą instrumentu ERIS, rejestrującego promieniowanie w bliskiej podczerwieni, ujawniły zadziwiającą prawdę: G2 podąża po stabilnej orbicie wokół czarnej dziury. To spostrzeżenie sugeruje, że wewnątrz chmury pyłu i gazu ukrywa się gwiazda – obiekt dostatecznie masywny i zwarty, aby opierać się niszczycielskim siłom pływowym supermasywnej czarnej dziury.
Jeszcze bardziej zaskakujące jest odkrycie gwiazdy podwójnej D9, którą zespół Peißkera po raz pierwszy scharakteryzował w pełni w ostatnich obserwacjach. Jest to pierwszy znany układ podwójnych gwiazd obserwowany tak blisko supermasywnej czarnej dziury. W teorii, gwiazdy w układzie D9 powinny połączyć się w jedną masywniejszą gwiazdę pod wpływem gigantycznych sił pływowych.
Jednak dane z instrumentu ERIS pokazują coś całkowicie innego: układ D9 pozostaje nienaruszone. Stabilność tego systemu trwa już od obserwacji dokonanych w 2005 roku, a obecne dane potwierdzają, że układ podwójny zachowuje integralność. Okres orbitalny systemu wynosi około 372 dni, co świadczy o głębokim, stabilnym równoważeniu się sił grawitacyjnych.
Jak wyjaśnił Florian Peißker: Fakt, że te obiekty poruszają się tak stabilnie tak blisko czarnej dziury, jest fascynujący. Nasze wyniki pokazują, że Sagittarius A* jest mniej niszczący niż wcześniej sądziliśmy.
Obiekty X3 i X7 – kolejne niespodzianki
Poza G2 i D9, zespół badaczy odkrył, że również inne obiekty – oznaczane jako X3 i X7 – podążają stabilnymi orbitami wokół czarnej dziury. Wszystkie te obiekty okazały się znacznie bardziej odporne na siły pływowe niż wcześniejsze modele teoretyczne przewidywały.
To sugeruje, że procesy zachodzące w centrum Drogi Mlecznej są bardziej złożone i niż dotąd zakładano. Obiekty te mogą być wynikiem zderzeń gwiazd podwójnych, procesów akrecji lub innych egzotycznych zjawisk zachodzących w ekstremalnym środowisku galaktycznego centrum.
Centrum galaktyki jako laboratorium przyrodnicze
Odkrycia zespołu Peißkera otwierają nową perspektywę na badania czarnych dziur i ich otoczenia. Jak zauważył Michal Zajaček z Uniwersytetu Masaryka w Brnie: Supermasywna czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej nie tylko posiada zdolność do zniszczenia gwiazd, ale może również stymulować ich formowanie się lub formowanie dziwacznych obiektów zapylonych, prawdopodobnie poprzez fuzje gwiazd podwójnych.
To otwiera fascynujące pytania. Jeśli gwiazdy mogą przetrwać w tak ekstremalnych warunkach, czy mogą formować się wokół nich układy planetarne? Peißker spekuluje, że odkrycie planet w galaktycznym centrum wydaje się całkowicie wiarygodne i to tylko kwestia czasu.
Przyszłość obserwacji z ERIS i ELT
Zespół Peißkera planuje kontynuować obserwacje przy użyciu instrumentu ERIS, który już udowodnił swoją niezwykłą czułość i precyzję. Jednak jeszcze bardziej obiecujące perspektywy otwiera budowany obecnie Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT – Extremely Large Telescope), który będzie instalowany w Chile.
Gdy ELT wejdzie do eksploatacji, astronomowie będą w stanie śledzić ewolucję tych obiektów z jeszcze większą dokładnością. Będą mogli poszukiwać nowych gwiazd podwójnych, obserwować formowanie się młodych układów gwiazdowych i być może – po raz pierwszy w historii – odkrywać planety orbitujące zaraz obok supermasywnej czarnej dziury.
Nowe rozumienie czarnych dziur
Odkrycia z centrum naszej Galaktyki zmieniają naszą fundamentalną perspektywę na czarne dziury. Przez długi czas postrzegaliśmy je przede wszystkim jako pochłaniacze – monstrualne obiekty niszczące wszystko, co się zbliży. Jednak obserwacje Peißkera pokazują, że rzeczywistość jest bardziej zniuansowana.
Sagittarius A* nie jest po prostu niszczycielski – stanowi on naturalne laboratorium do badania interakcji między czarnymi dziurami a gwiazdami. W tym laboratorium gwiazdy nie tylko przetrwają, ale mogą również formować układy podwójne i zapewne podlegać procesom gwiazdotwórczym.
Badania opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics stanowią znaczący krok w kierunku pełnego zrozumienia procesów zachodzących w sercu naszej Galaktyki. Kolejne obserwacje będą stopniowo odsłaniać kolejne sekrety ukryte w cieniu Sagittarius A*.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Stars defy the black hole: research in Cologne shows stable orbits around Sagittarius A*
- Closing the gap: Follow-up observations of peculiar dusty objects close to Sgr A* using ERIS
Źródło: Uniwersytet Koloński
Na ilustracji: Sagittarius A*. Źródło: NASA
