Ένα αστέρι θα μπορούσε να απαντήσει σε πολλές άλυτες ερωτήσεις σχετικά με τις μαύρες τρύπες
Μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα (SMBH) πιθανότατα κατοικεί στο κέντρο του Γαλαξία μας και στα κέντρα άλλων γαλαξιών σαν αυτόν. Δεν έχει φανεί ποτέ όμως. Ανακαλύφθηκε παρακολουθώντας ένα σμήνος αστεριών κοντά στο γαλαξιακό κέντρο, που ονομάζονται S αστέρια.
Οι κινήσεις των άστρων S έδειχναν την παρουσία ενός τεράστιου αντικειμένου στο κέντρο του Γαλαξία μας και η επιστημονική κοινότητα συμφώνησε ως επί το πλείστον ότι πρέπει να είναι ένα SMBH. Ονομάζεται Τοξότης Α* .
Αλλά ορισμένοι επιστήμονες αναρωτιούνται αν είναι πραγματικά μια μαύρη τρύπα. Και ένα από τα αστέρια S θα μπορούσε να απαντήσει σε αυτήν την ερώτηση και σε μερικά άλλα σχετικά με τις μαύρες τρύπες.
Οι επιστήμονες παρακολουθούν και μελετούν τα αστέρια S για πάνω από 20 χρόνια. Έχουν συγκεντρώσει ακριβή αστρομετρικά δεδομένα για την ομάδα των αστεριών και οι μετρήσεις των θέσεων και των κινήσεων των αστεριών γύρω από το γαλαξιακό κέντρο έχουν δείξει ότι υπάρχει ένα τεράστιο αντικείμενο εκεί. Ένα συγκεκριμένο αστέρι στην ομάδα - με το όνομα S2 (ή S0-2) - θα μπορούσε να βοηθήσει τους αστρονόμους να προσδιορίσουν με μεγαλύτερη σαφήνεια τη φύση αυτού του τεράστιου αντικειμένου.
Μια νέα ερευνητική επιστολή εξετάζει προσεκτικά τη συμπεριφορά του S2 και θέτει μια δυνητικά άβολη ερώτηση. Η μελέτη τιτλοφορείται «Τι βρίσκεται στο κέντρο του Milky Way; Πληροφορίες από τη μετάπτωση της τροχιάς του αστέρα S2.' Είναι διαθέσιμο στον προεκτυπωμένο ιστότοπο arxiv.org. Ο πρώτος συγγραφέας είναι ο C. R. Argüelles από το Fac. De Ciencias Astron. και Γεωφυσική, Εθνικό Πανεπιστήμιο της Λα Πλάτα, Paseo del Bosque.
Το ερώτημα για το τι υπάρχει στο Κέντρο του Γαλαξία έχει σε μεγάλο βαθμό διευθετηθεί. ο Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2020 απονεμήθηκε σε τρεις επιστήμονες. Δύο από αυτούς, ο Andrea Ghez και ο Reinhard Genzel, το έλαβαν για την έρευνά τους στο αντικείμενο στο κέντρο του γαλαξία. Το δελτίο τύπου από τον Οργανισμό Βραβείων Νόμπελ αναφέρει: «Ο Ράινχαρντ Γκένζελ και ο Αντρέα Γκέζ ανακάλυψαν ότι ένα αόρατο και εξαιρετικά βαρύ αντικείμενο κυβερνά τις τροχιές των αστεριών στο κέντρο του γαλαξία μας. Μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα είναι η μόνη γνωστή επί του παρόντος εξήγηση».
Η εντύπωση του καλλιτέχνη από τις τροχιές τριών από τα αστέρια πολύ κοντά στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία. Πίστωση: ESO/M. Πάρσα/Λ. Calçada
Τώρα υπάρχει κάποια αβεβαιότητα.
Είναι πιθανό το τεράστιο αντικείμενο στο κέντρο του γαλαξία μας να είναι στην πραγματικότητα σκοτεινή ύλη. Σε αυτή την περίπτωση, φερμιονική σκοτεινή ύλη. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, «Έχει αποδειχθεί πρόσφατα ότι τόσο μια κλασική μαύρη τρύπα Schwarzschild (BH) όσο και μια πυκνή συγκέντρωση αυτοβαρυτικής φερμιονικής σκοτεινής ύλης (DM) που τοποθετείται στο κέντρο του Γαλαξία, μπορούν να εξηγήσουν τα ακριβή αστρομετρικά δεδομένα. θέσεις και ακτινικές ταχύτητες) των άστρων S που περιφέρονται γύρω από το Sgr A*.»
Υπάρχει ένας άλλος κοσμικός ηθοποιός που παίζει ρόλο σε αυτή την ερώτηση. Δεν είναι αστέρι, αλλά ένα νέφος αερίου που ονομάζεται G2. Το 2014 το G2 πέρασε κοντά στο κέντρο του Γαλαξία. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι έφτασε μέσα σε 36 ώρες φωτός από το Sgr A*. Πριν από την πλησιέστερη προσέγγισή του, οι αστρονόμοι προσομοίωσαν πώς θα μπορούσε να μοιάζει η συνάντηση. Νόμιζαν ότι η μαύρη τρύπα θα έσπασε αέριο από το σύννεφο, οδηγώντας σε μια έντονη λάμψη από το Sgr A* καθώς συσσώρευε μάζα από το G2. Αλλά δεν έγινε ποτέ.
Αυτή η προσομοίωση ενός νέφους αερίου που περνά κοντά στην υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία δείχνει την κατάσταση στα μέσα του 2013. Οι παρατηρήσεις με το Very Large Telescope της ESO επιβεβαιώνουν ότι το σύννεφο είναι τώρα τόσο τεντωμένο που το μπροστινό μέρος του έχει περάσει το πλησιέστερο σημείο και απομακρύνεται από τη μαύρη τρύπα με περισσότερα από 10 εκατομμύρια km/h, ενώ η ουρά εξακολουθεί να πέφτει προς το μέρος της . Πίστωση εικόνας: ESO/S. Gillessen/MPE/Marc Schartmann
Γιατί δεν υπήρχαν πυροτεχνήματα όταν το G2 πέρασε τόσο κοντά στο Sgr A*; Όπως αποδεικνύεται, το G2 μπορεί δεν ήταν σύννεφο αερίου . Αντίθετα, το G2 αποτελείται από δύο συστατικά: ένα ψυχρό νέφος αερίου χαμηλής μάζας και ένα σκονισμένο αστρικό αντικείμενο. Έτσι, το κοντινό πέρασμα του G2 από τον Sgr A* δεν κατέληξε να ρίξει πολύ φως στη φύση του αντικειμένου στο γαλαξιακό κέντρο.
Επιστροφή στο S2.
Όπως σκιαγραφούν οι συγγραφείς, υπάρχουν δύο ανταγωνιστικά μοντέλα που μπορούν να εξηγήσουν τη φύση του τεράστιου αντικειμένου. Και διαφέρουν κατά έναν σημαντικό τρόπο. «Ενώ το σενάριο Schwarzschild BH προβλέπει μια μοναδική μετάπτωση προόδου για το S2, στο σενάριο DM μπορεί να είναι είτε ανάδρομη είτε προοδευτική…», γράφουν. Το αν η μετάπτωση του S2 είναι είτε προοδευτική είτε ανάδρομη εξαρτάται από την ποσότητα μάζας DM μέσα στην τροχιά του S2.
Οι συγγραφείς επισημαίνουν ότι ακόμη και με όλες τις παρατηρήσεις του αστέρα S2 και όλα τα δημόσια διαθέσιμα δεδομένα, οι ερευνητές εξακολουθούν να μην μπορούν να προσδιορίσουν ποια από τα μοντέλα είναι σωστά. Αλλά υπάρχει μια ευκαιρία να παρατηρήσουμε το S2 που έρχεται και θα πρέπει να καθορίσει εάν το κέντρο του Γαλαξία κατοικείται από μαύρη τρύπα ή σκοτεινή ύλη. «… η επερχόμενη αστρομετρία S2 κοντά στο επόμενο αποκεντρικό πέρασμα θα μπορούσε ενδεχομένως να καθορίσει εάν το Sgr A* διέπεται από ένα κλασικό σύστημα BH ή από ένα κβαντικό σύστημα DM», γράφουν.
Το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο Σύμπαν είναι σκοτεινή ύλη, όχι βαρυονική ύλη. Πρέπει λοιπόν να εκπλήξουμε όταν μερικά από τα πιο ογκώδη αντικείμενα γύρω μπορεί να είναι φτιαγμένα από σκοτεινή ύλη και όχι από κανονική ύλη; Οπωσδηποτε. Επειδή η επιβεβαίωση ότι το Sgr A* δεν είναι μια μαύρη τρύπα αλλά μια μάζα σκοτεινής ύλης θα ήταν τεράστια υπόθεση.
Αλλά θα πρέπει να περιμένουμε και να δούμε. Το S2 έχει τροχιακή περίοδο 16 ετών και η τελευταία πιο κοντινή προσέγγιση στο Sgr A* ήταν το 2018. Η επόμενη καλύτερη ευκαιρία για να παρατηρήσετε το S2 καθώς περνά από το Sgr A* είναι το 2034.