Ενα ταξίδι στο γαλαξιακό πυρήνα Sgr A* του Milky Way

Από σελίδα του BBC 19-Δεκεμβρίου-2000

Αστρονόμοι του Πανεπιστημίου του Cambridge και του Joint Astronomy Centre (JAC) που βρίσκεται στη Χαβάη, δημιούργησαν το μεγαλύτερο και λεπτομερέστερο χάρτη του κέντρου του γαλαξία μας (Milky Way).

Ο χάρτης αυτός μας παρουσιάζει τεράστια νέφη διαστρικών αερίων, όπου γεννιούνται άστρα, και πληροφορεί συγχρόνως τους επιστήμονες για εξωτικές δομές στον πυρήνα του γαλαξία, σε απόσταση 26.000 έτη φωτός από τη Γη. Η περιοχή είναι επίσης πλήρης φυσαλίδων, δομές που θεωρούνται πως διαμορφώθηκαν από τους έντονους ανέμους από τα αστέρια, τις καμπύλες γραμμές των μαγνητικών πεδίων και τις αστρικές εκρήξεις. 

O Douglas Pierce-Price, του Πανεπιστημίου του Cambridge δήλωσε "Αυτή η συναρπαστική έρευνα είναι η μεγαλύτερη και η πιό ευαίσθητη από οποιαδήποτε άλλη που έγινε προηγουμένως. Είναι ο πρώτος λεπτομερής χάρτης που παρουσιάζει ουσιαστικά όλο το ενδοαστρικό αέριο στο γαλαξιακό κέντρο.

Οι παρατηρήσεις που οδήγησαν στη δημιουργία του χάρτη διήρκεσαν αρκετούς μήνες και ευνοήθηκαν από τον καθαρό και στεγνό ουρανό για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αυτές δε  έγιναν με μία πολύ εξελιγμένη κάμερα που ονομάζεται Submillimetre Common-User Bolometer Array (Scuba) σε συνδυασμό με το τηλεσκόπιο James Clerk Maxwell στη Χαβάη.

Ο χάρτης παρουσιάζει όχι μόνο τα πυκνά σύννεφα του αερίου, αλλά και ένα ευρύ δίκτυο των "πυρακτωμένων" ινών. Η περιοχή είναι επίσης πλήρης φυσαλίδων, δομές που θεωρούνται πως διαμορφώθηκαν από τους έντονους ανέμους από τα αστέρια, τις καμπύλες γραμμές των μαγνητικών πεδίων και τις αστρικές εκρήξεις. 

Ο Δρ John Richer του πανεπιστημίου του Καίμπριτζ πρόσθεσε: "Αυτές οι παρατηρήσεις ήταν το αποτέλεσμα πολλών μηνών προσεκτικού προγραμματισμού. Αλλά η τύχη έπαιξε επίσης το ρόλο της. Κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεων, δοκιμάσαμε τον ξηρότερο, διαυγέστερο καιρό που έχω δει τα τελευταία 10 έτη παρατήρησης στα τηλεσκόπια στη Χαβάη."

Ο Ολλανδός επιστήμονας Wayne, που καθοδήγησε την ομάδα στη Χαβάη, είπε: "Το Scuba είναι ένα θαυμάσιο όργανο, και η πιό ευαίσθητη φωτογραφική μηχανή του τύπου του. Η ασύγκριτη ταχύτητα χαρτογράφησής της έχει αλλάξει τελείως αυτόν τον τομέα της αστρονομίας. Κατά τη διάρκεια μιας περιόδου δύο ετών περάσαμε 15 νύχτες στο τηλεσκόπιο που κάνουμε αυτές τις παρατηρήσεις. Ο διάδοχος του Scuba, Scuba-2, θα μπορούσε να κάνει την ίδια εργασία σε λιγότερο από μισή ώρα, έτσι η χαρτογράφηση του ολόκληρου γαλαξιακού κέντρου γίνεται μια πραγματική δυνατότητα."

Επειδή οι πυρήνες άλλων γαλαξιών είναι πολύ πιό μακριά, δεν μπορούν ακόμα να χαρτογραφηθούν με τόσο πολλή λεπτομέρεια όπως αυτή η ερευνητική εργασία έκανε με το γαλαξιακό πυρήνα μας. Εντούτοις, οι αστρονόμοι είναι αισιόδοξοι ότι το νέο προγραμματισμένο μεγάλο τηλεσκόπιο σειράς Atacama (Alma), που θα αποτελεσθεί από 64 ραδιο τηλεσκόπια των 12-μέτρων, και που πρόκειται να χτισθεί στην έρημο Atacama, της Χιλής, θα επιτρέψει στους αστρονόμους να επεκτείνουν την έρευνά τους σε άλλους γαλαξίες. Η Alma θα αρχίσει να κατασκευάζεται το 2002.

Μια μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας

Οι συνθήκες στην κεντρική περιοχή του γαλαξία μας είναι εντυπωσιακά διαφορετικές από οπουδήποτε αλλού. Στον ίδιο τον πυρήνα του γαλαξία μας βρίσκεται ένα αστρονομικό αντικείμενο που λέγεται  Sagittarius Α. Θεωρείται ότι είναι μια υπερ-μεγέθης μαύρη τρύπα περίπου 2,6 εκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιού μας.

Το πράσινο τετράγωνο είναι η γιγαντιαία μαύρη τρύπα που βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία μας, στον αστερισμό του Τοξότη, Sag A*.

Τα εντυπωσιακότερα δείγματα μαύρων τρυπών βρίσκονται στα κέντρα των γαλαξιών όπου η πυκνότητα των αστεριών είναι πολύ μεγαλύτερη από ότι στην περιοχή που βρίσκεται το ηλιακό μας σύστημα. Τα αντικείμενα αυτά λόγω της μεγάλης αστρικής πυκνότητας στη γειτονιά τους πολλές φορές «καταπίνουν» ολόκληρα άστρα με αποτέλεσμα η μάζα τους να ξεπερνά κατά εκατομμύρια φορές την μάζα του δικού μας Ήλιου.

Η καλύτερη όμως για παρατήρηση για αυτή την κατηγορία των μαύρων οπών είναι η μαύρη οπή στο κέντρο του δικού μας γαλαξία. Επειδή όμως το ηλιακό μας σύστημα είναι αρκετά μακριά από το γαλαξιακό κέντρο, η παρατήρηση τους είναι εξαιρετικά δύσκολη, αφού απέχει περίπου 30.000 έτη φωτός. Για αυτό το λόγο και μέχρι σήμερα δεν είχαμε καταφέρει να εντοπίσουμε με ακρίβεια την μαύρη τρύπα που κρυβόταν στο κέντρο του γαλαξία μας.

Εδώ και αρκετό καιρό  όμως οι αστρονόμοι πιθανολογούσαν ότι μια ραδιοπηγή (αστρικό αντικείμενο που εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στην περιοχή των ραδιοκυμάτων) στον αστερισμό του Τοξότη (Sagittarius), η Sgr A*, έμοιαζε να είναι ο καλύτερος υποψήφιος για την κεντρική μαύρη τρύπα του γαλαξία μας. Είναι γνωστό ότι κοιτώντας προς τον αστερισμό του Τοξότη κοιτάμε προς το κέντρο του γαλαξία. Όμως ο ακριβής εντοπισμός της ήταν πολύ δύσκολος.

Το γαλαξιακό κέντρο Sagittarius Α * (έντονο α-αστέρι) βρίσκεται στο ακριβές σημείο γύρω από το οποίο ο γαλαξίας μας περιστρέφεται. Η παρουσία μιας μαύρης τρύπας εκεί είχε υποψιαστεί   αρκετό χρόνο πριν λόγω της φύσης της εξασθενημένης ακτινοβολίας που προέρχεται από τη θέση και την κίνηση των περιβαλλόντων αστεριών. Χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Keck που βρίσκεται 10-μέτρα επάνω στο σβησμένο ηφαίστειο Mauna Kea στη Χαβάη, ο καθηγητής Andrea Ghez και οι συνάδελφοι του στο πανεπιστήμιο Καλιφόρνιας, στο Λος Άντζελες, πήραν τα στιγμιότυπα Sgr Α *.

Όμως στις 21 Σεπτεμβρίου 2000 μια ομάδα αστρονόμων από το Los Angeles, οι Α.Μ. Ghez, M. Morris, E.E. Becklin, A. Tanner και T. Kremenek, ανακοίνωσε ότι κατάφερε να την εντοπίσει με πολύ μεγάλη ακρίβεια.

Η ιδέα της μεθόδου τους είναι πολύ απλή. Παρακολούθησαν για τέσσερα χρόνια τις τροχιές τριών κοντινών σε αυτή την ραδιοπηγή άστρων. Από τις τροχιές αυτές μπόρεσαν να υπολογίσουν την κατεύθυνση της επιτάχυνσης κάθε άστρου.

Όπως είναι γνωστό η κεντρομόλος επιτάχυνση έχει κατεύθυνση προς το κέντρο της τροχιάς, δηλαδή προς την μάζα που έλκει το σώμα. Το σημείο τομής των επιταχύνσεων των τριών άστρων θα είναι το κέντρο της βαρυτικής έλξης άρα και το σημείο στο οποίο βρίσκεται το αναζητούμενο αόρατο αντικείμενο.

Και πραγματικά το σημείο τομής των τριών επιταχύνσεων σχεδόν συνέπιπτε με τη θέση του Sgr A*. Η απόκλιση είναι περίπου μισό εκατοστό του έτους φωτός δηλαδή λίγο μεγαλύτερη από την διάμετρο του Ηλιακού μας συστήματος.

Η ακρίβεια του υπολογισμού τους (περιθώριο λάθους μικρότερο από ένα εκατοστό του έτους φωτός) είναι εντυπωσιακή αν αναλογισθούμε την τεράστια απόσταση που μας χωρίζει από αυτή. Άλλες ερευνητικές ομάδες έχουν βρεί ότι η μάζα αυτής της μαύρης τρύπας είναι περίπου 2,6 εκατομμύρια φορές η μάζα του Ήλιο και η ακτίνα της περίπου ίση με την τροχιά του Άρη γύρω από τον Ήλιο, δηλαδή 50% μεγαλύτερη από την απόσταση Γής - Ήλιου.