Βαθιά στην καρδιά του Γαλαξία μας βρίσκεται μια μαύρη τρύπα. Ωστόσο, αυτό δεν είναι το μυστηριώδες αντικείμενο που προσπάθησαν να εξηγήσουν οι επιστήμονες Fabio Antonini, του Καναδικού Ινστιτούτου Θεωρητικής Αστροφυσικής, και ο David Merritt, του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Ρότσεστερ. Τα αντικείμενα της προσοχής τους είναι οι τροχιές τεράστιων νεαρών αστεριών που το παρακολουθούν. Ονομάζονται 'S-stars'.
Όχι. Αυτό δεν είναι τραυλισμός. Τα S-Stars είναι ένα θεμιτό φαινόμενο που επιτρέπει στους ερευνητές να εξετάσουν ακόμη πιο προσεκτικά τη δραστηριότητα της μαύρης τρύπας. Η ίδια η παρουσία τους προκαλεί τους αστρονόμους να αμφισβητούν αυτά που γνωρίζουν. Για παράδειγμα, πώς είναι δυνατόν αυτά τα ογκώδη νεαρά αστέρια να περιφέρονται τόσο κοντά σε μια περιοχή όπου θα ήταν πολύ απίθανο να σχηματιστούν εκεί; Η απόλυτη δύναμη της ισχυρής βαρύτητας κοντά σε μια μαύρη τρύπα σημαίνει ότι αυτά τα αστέρια έπρεπε κάποτε να ήταν πιο μακριά από την παρατηρούμενη θέση τους. Ωστόσο, όταν οι θεωρητικοί δημιούργησαν μοντέλα για να απεικονίσουν πώς τα αστέρια S θα μπορούσαν να έχουν ταξιδέψει στις τρέχουσες τροχιακές τους θέσεις, οι αριθμοί απλώς δεν ταιριάζουν. Πώς θα μπορούσαν οι τροχιές τους να αφαιρεθούν τόσο ριζικά από τις προβλέψεις;
Σήμερα, ο Δρ. Antonini έδωσε την καλύτερη εξήγηση για αυτό το αίνιγμα στην ετήσια συνάντηση της Canadian Astronomical Society (CASCA). Στο «The Origin of the S-star Cluster at the Galactic Center», έδωσε μια ενοποιημένη θεωρία για την προέλευση και τη δυναμική των S-stars. Δεν ήταν εύκολο έργο, αλλά ο Antonini μπόρεσε να δημιουργήσει μια πολύ βιώσιμη θεωρία για το πώς αυτά τα αστέρια μπόρεσαν να έρθουν σε κοντινή απόσταση από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα μόνο σε δεκάδες εκατομμύρια χρόνια από τον σχηματισμό τους.
«Υπάρχουν θεωρίες για το πώς έχει συμβεί η μετανάστευση από μεγαλύτερες αποστάσεις, αλλά μέχρι τώρα δεν ήταν σε θέση να εξηγήσουν με πειστικό τρόπο γιατί τα αστέρια S περιφέρονται γύρω από το γαλαξιακό κέντρο με τον τρόπο που κάνουν», είπε ο Antonini. «Ως αστέρια της κύριας ακολουθίας, τα αστέρια S δεν μπορούν να είναι παλαιότερα από περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια, ωστόσο η τροχιακή τους κατανομή φαίνεται να είναι «χαλαρή», σε αντίθεση με τις προβλέψεις των μοντέλων για την προέλευσή τους».
Τρισδιάστατη απεικόνιση των αστρικών τροχιών στο Γαλαξιακό κέντρο με βάση τα δεδομένα που ελήφθησαν από τα τηλεσκόπια W. M. Keck μεταξύ 1995 και 2012. Τα αστέρια με τις καλύτερα καθορισμένες τροχιές εμφανίζονται με πλήρεις ελλείψεις και ίχνη πίσω από κάθε αστέρι που εκτείνονται ~15-20 χρόνια. Αυτά τα αστέρια έχουν χρωματική κωδικοποίηση για να αντιπροσωπεύουν τον φασματικό τους τύπο: Τα αστέρια πρώιμου τύπου (νεαρά) φαίνονται με γαλαζοπράσινο, τα όψιμα (παλαιά) αστέρια με πορτοκαλί και αυτά με άγνωστο φασματικό τύπο εμφανίζονται με ματζέντα. Τα αστέρια χωρίς ελλείψεις προέρχονται από ένα στατιστικό δείγμα και ακολουθούν τις παρατηρούμενες ακτινικές κατανομές για τα πρώιμα (λευκά) ή τα όψιμα (κίτρινα/πορτοκαλί) αστέρια. Αυτά τα αστέρια είναι ενσωματωμένα σε ένα μοντέλο αναπαράστασης του εσωτερικού Γαλαξία που παρέχεται από το NCSA/AVL για να παρέχουν το πλαίσιο για την οπτικοποίηση.
Σύμφωνα με το μοντέλο των Antonini και Merritt, τα S-stars ξεκίνησαν πολύ πιο μακριά από το γαλαξιακό κέντρο. Κανονικός? Ναι. Κανονική λειτουργία. Στη συνέχεια, αυτά τα φαινομενικά κανονικά αστέρια σε τροχιά αντιμετώπισαν τη βαρύτητα της μαύρης τρύπας και άρχισαν τη σπείρα τους προς τα μέσα. Καθώς έκαναν το αδυσώπητο ταξίδι, αντιμετώπισαν στη συνέχεια τη βαρύτητα άλλων άστρων στην περιοχή, τα οποία άλλαξαν στη συνέχεια το τροχιακό μοτίβο των S-stars. Είναι μια απλή εικόνα και που επαληθεύει πώς το γαλαξιακό κέντρο εξελίσσεται από τη συνδυασμένη επιρροή των σχετικιστικών επιδράσεων μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας και το έργο των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων.
«Η θεωρητική μοντελοποίηση τροχιών S-star είναι ένα μέσο για να περιοριστεί η προέλευσή τους, να διερευνηθούν οι δυναμικοί μηχανισμοί της περιοχής κοντά στο γαλαξιακό κέντρο και», λέει ο Merritt, «έμμεσα να μάθουμε για την πυκνότητα και τον αριθμό των αόρατων αντικειμένων σε αυτήν την περιοχή. ”
Αν και η παρουσία υπερμεγέθων μαύρων οπών στο κέντρο σχεδόν όλων των τεράστιων γαλαξιών δεν είναι μια νέα ιδέα, περαιτέρω έρευνα για το πώς παίρνουν σχήμα και εξελίσσονται οδηγεί σε καλύτερη κατανόηση του τι βλέπουμε γύρω τους. Αυτές οι περιοχές είναι βαθιά συνδεδεμένες με τον ίδιο τον σχηματισμό του γαλαξία όπου υπάρχουν. Με το κέντρο του δικού μας γαλαξία – τον Τοξότη Α – τόσο κοντά στο σπίτι, έχει γίνει το τέλειο εργαστήριο για την παρατήρηση εκδηλώσεων όπως τα αστέρια S. Η παρακολούθηση των τροχιών τους για εκτεταμένη χρονική περίοδο έχει επικυρώσει την παρουσία μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας και φώτισε τη σκέψη μας για τις πολλές ιδιαιτερότητες του γαλαξία μας.
Πηγή αρχικής ιστορίας: Δελτίο Τύπου της Canadian Astronomical Society
