Η αστρονομική πηγή Τοξότης A* (Sagittarius A*, Sgr A*) είναι μία ισχυρή και πολύ μικρή σε διαστάσεις ραδιοπηγή, που βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία μας, στον αστερισμό του Τοξότη, από όπου και η ονομασία της, κοντά στα σύνορα με τον Σκορπιό. Αποτελεί τμήμα ενός μεγαλύτερου χαρακτηριστικού αντικειμένου στον ουρανό που είναι γνωστό ως Τοξότης A. Ο Sgr A* πιστεύεται ότι αντιστοιχεί σε μία υπερβαρέα μαύρη τρύπα, όπως αυτές που βρίσκονται στα κέντρα πολλών (ίσως των περισσότερων) μεγάλων γαλαξιών. Παρατηρήσεις του αστέρα S2 που βρίσκεται σε τροχιά πέριξ του Τοξότη A* έχουν χρησιμοποιηθεί για να αποδειχθεί η παρουσία της μαύρης τρύπας στο κέντρο του Γαλαξία μας και να διακριβωθούν τα χαρακτηριστικά της. Το συμπέρασμα είναι ότι η πηγή Sgr A* είναι πράγματι η θέση της μαύρης τρύπας.
Το διαστημικό παρατηρητήριο NuSTAR ακτίνων Χ συνέλαβε αυτές τις πρώτες εστιασμένες εικόνες της μαύρης τρύπας στο γαλαξιακό κέντρο στις ακτίνες Χ υψηλής ενέργειας.
Οι αστρονόμοι δεν μπορούν να παρατηρήσουν τον Τοξότη A* στο ορατό φως εξαιτίας της τεράστιας απορροφήσεως του φωτός (κατά 25 μεγέθη) από τη διαστρική σκόνη και αέριο που μεσολαβούν ανάμεσα σε εμάς και στην πηγή. Αρκετές ομάδες ερευνητών έχουν επιχειρήσει να την απεικονίσουν σε μεγάλη μεγέθυνση στα ραδιοκύματα με τη Συμβολομετρία Πολύ Μεγάλης Βάσης (VLBI). Η μεγαλύτερη μεγέθυνση που έχει επιτευχθεί μέχρι σήμερα, που έγινε σε μήκος κύματος 1,3 mm, υποδεικνύει ότι η πηγή έχει γωνιακή διάμετρο 37 εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου της μοίρας.
Για την απόσταση των 26.000 ετών φωτός που απέχει το κέντρο του Γαλαξία, αυτό αντιστοιχεί σε 44 εκατομμύρια χιλιόμετρα ή λιγότερο από το 1/3 της αποστάσεως Γης-Ηλίου. Η ιδία κίνηση του Sgr A* είναι περί τα −2,70 χιλιοστά του 1΄΄ ανά έτος σε ορθή αναφορά και −5,6 χιλιοστά του 1΄΄ ανά έτος σε απόκλιση.
Εικόνα του γαλαξιακού κέντρου που φιλοξενεί την (αόρατη) μαύρη τρύπα γνωστή ως Sgr A* σημειώνεται με τον πορτοκαλί σταυρό. Το άστρο S2 περιστρέφεται γύρω της με μία τροχιακή περίοδο 16 ετών, με άξονα περίπου 970 AU. Η αρχική του μάζα υπολογίστηκε ότι είναι περίπου 14 M ☉ . Με τη βοήθεια του S2 μετρήσαμε την απόσταση της Γης μέχρι το γαλαξιακό κέντρο, κάπου 8 kiloparsecs. Όταν το άστρο πλησιάζει τη μαύρη τρύπα, το πολύ ισχυρό πεδίο βαρύτητας της αναγκάζει το χρώμα του αστεριού να μετατοπιστεί ελαφρώς προς το ερυθρό, αποτέλεσμα του γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Αν η θέση της πηγής Τοξότης A* ταυτιζόταν ακριβώς με τη μαύρη τρύπα, θα ήταν δυνατό να μεγεθυνθεί εξαιτίας του φαινομένου του βαρυτικού φακού σε ελάχιστες παρατηρούμενες διαστάσεις τουλάχιστον 5,2 φορές την ακτίνα Schwarzschild της μαύρης τρύπας, που για την προαναφερθείσα μάζα και απόσταση αντιστοιχεί σε περίπου 52 εκατομμυριοστά του 1΄΄ (μas). Αυτή η γωνία υπερβαίνει την παρατηρούμενη διάμετρο των 37 μas και έτσι υποδεικνύεται ότι η πηγή των ραδιοκυμάτων δεν έχει ως κέντρο την ίδια τη μαύρη τρύπα, αλλά μία ενεργό περιοχή στο άμεσο περιβάλλον της, κοντά στον ορίζοντα γεγονότων, πιθανώς σε κάποιο δίσκο συσσώρευσης υλικού ή σε ένα σχετικιστικό πίδακα υλικού που εκτινάσσεται.
Μάγναστρο (αστέρες νετρονίων μέσης διαμέτρου περίπου 20 χιλιομέτρων που περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους ταχύτατα – 1 έως 10 sec – και φέρουν μαγνητικό πεδίο μετρημένο ως και 100 γιγαΤέσλα.) πολύ κοντά στην πηγή Τοξότης A*, στο κέντρο του Γαλαξία μας.
Η κεντρική μάζα που αντιστοιχεί στην πηγή έχει εκτιμηθεί με δύο διαφορετικούς τρόπους:
- Δύο ομάδες (στη Γερμανία και στις ΗΠΑ) παρακολούθησαν τις τροχιές συγκεκριμένων αστέρων πολύ κοντά στη μαύρη τρύπα και από τους νόμους του Κέπλερ υπολόγισαν την περικλειόμενη από τις τροχιές μάζα. Η γερμανική ομάδα βρήκε μάζα 4,31 ± 0,38 εκατομμύρια ηλιακές μάζες, ενώ η αμερικανική βρήκε 3,7 ± 0,2 εκατομμύρια ηλιακές μάζες. Με δεδομένο ότι η μάζα αυτή είναι περιορισμένη σε έναν χώρο με διάμετρο 44 εκατομμύρια χιλιόμετρα, η μέση πυκνότητα ύλης εκεί είναι δεκαπλάσια από ό,τι οι προηγούμενες εκτιμήσεις.
- Πιο πρόσφατα, η μέτρηση των ιδίων κινήσεων ενός δείγματος χιλιάδων αστέρων σε απόσταση περίπου 1 παρσέκ από τη μαύρη τρύπα, σε συνδυασμό με μία στατιστική τεχνική (Leonard-Merritt mass estimator), έδωσε μία εκτίμηση της μάζας της τρύπας σε 3,6 εκατομμύρια ηλιακές μάζες, συν μία κατανεμημένη μάζα στο κεντρικό παρσέκ περί το μισό έως ενάμισυ εκατομ. ηλιακές μάζες. Η δεύτερη μάζα πιστεύεται ότι αποτελείται από αστέρες και αστρικά υπολείμματα.
Οι αστρονόμοι είναι πεπεισμένοι ότι αυτές οι παρατηρήσεις δείχνουν την ύπαρξη μαύρης τρύπας επειδή:
- Ο αστέρας S2 ακολουθεί μία ελλειπτική τροχιά με περίοδο 15,2 έτη και περίκεντρο (μικρότερη απόσταση από το κέντρο της τροχιάς) 17 ώρες φωτός 18 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα.
- Από την κίνηση του S2 η μάζα του κεντρικού σώματος μπορεί να εκτιμηθεί σε 4,1 εκατομμύρια ηλιακές μάζες. (Η αντίστοιχη ακτίνα Σβάρτσιλντ είναι 12 εκατομμύρια χιλιόμετρα, δηλαδή 17πλάσια από την ακτίνα του Ηλίου.)
- Ο όγκος του κεντρικού σώματος μπορεί να προσδιορισθεί περαιτέρω από την τροχιά του αστέρα S0-16 (γνωστού και ως S14), καθώς αυτό πλησίασε σε απόσταση 45 AU (6,7 δισεκ. χιλιόμετρα) χωρίς να συγκρουσθεί με το κεντρικό σώμα.
- Εκτιμήσεις της μάζας και της διαμέτρου περιορίζονται τώρα κυρίως από τις αβεβαιότητες ως προς την απόστασή μας από αυτά τα σώματα.
Παρά το ότι υπάρχουν θεωρητικά και άλλοι σχηματισμοί μάζας που θα εξηγούσαν τη μετρούμενη μάζα και διαστάσεις, τέτοιες κατανομές θα κατέρρεαν σε μία και μόνη υπερμεγέθη μαύρη τρύπα μέσα σε χρόνο πολύ μικρότερο από την ηλικία του Γαλαξία.[5]
Η σχετικώς μικρή μάζα αυτής της μαύρης οπής για οπή ενός κέντρου γαλαξία, καθώς και η μικρή ισχύς εκπομπών στα ραδιοκύματα και στο υπέρυθρο, υποδεικνύουν ότι ο Γαλαξίας μας δεν είναι γαλαξίας τύπου Σίφερτ.
Σε τελευταία ανάλυση, αυτό που παρατηρείται δεν είναι η ίδια η μαύρη τρύπα, αλλά εκδηλώσεις που συμφωνούν μόνο με την ύπαρξη μιας μαύρης τρύπας κοντά στην πηγή Sgr A*. Στην περίπτωση αυτή η παρατηρούμενη εκπεμπόμενη ενέργεια στα ραδιοκύματα και στο υπέρυθρο εκλύεται από αέριο και σκόνη που θερμαίνεται πριν πέσει μέσα στη μαύρη τρύπα. Η ίδια η τρύπα σύμφωνα με τη θεωρία εκπέμπει μόνο ακτινοβολία Hawking με αντίστοιχη αμελητέα θερμοκρασία, της τάξεως του 10−14 Κ.
Wikipedia
