Ραδιοαστρονόμοι μπόρεσαν να διακρίνουν το μέγεθος της μαύρης τρύπας του Γαλαξία μας

Από σελίδα του Πανεπιστημίου του Μπέρκλεϋ, 2 Απριλίου 2004

Τριάντα χρόνια αφότου οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ένα μυστήριο αντικείμενο στο κέντρο του Γαλαξία μας, το Sagittarius A*, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων πέτυχε τελικά μια άμεση μέτρηση του μεγέθους αυτού του αντικειμένου, το οποίο περιβάλλει μια μαύρη τρύπα, σχεδόν, με τέσσερα εκατομμύρια φορές περισσότερη μάζα από του ήλιου μας.

Αυτή είναι και η καλύτερη - μέχρι τώρα - προσέγγιση με τηλεσκόπιο μιας μαύρης τρύπας και δίνει ελπίδες και για τις μελλοντικές παρατηρήσεις. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το ραδιοτηλεσκόπιο Very Long Baseline Array (VLBA) για να κάνουν αυτή τη σημαντική ανακάλυψη.

Εικόνα που δείχνει το μέγεθος της ραδιοπηγής που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα στον πυρήνα του Γαλαξία μας, Sgr Α * (μπλε κηλίδα), σε σχέση με το ηλιακό σύστημα. Ο ήλιος στο κέντρο και οι πλανήτες δεν είναι στην ίδια κλίμακα. Το εγγενές μέγεθος της ραδιοπηγής  είναι λιγότερο από το μέγεθος της γήινης τροχιάς, αν και η ίδια η μαύρη τρύπα είναι το ένα πέμπτο αυτής της τροχιάς.

"Είναι ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός", αναφέρει ο Geoffrey Bower, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ. "Είναι κάτι που οι άνθρωποι ήθελαν να κάνουν εδώ και 30 χρόνια", από τότε που το γαλαξιακό κεντρικό αντικείμενο, το  Sagittarius A*, ανακαλύφθηκε το 1974. Οι αστρονόμοι δημοσίευσαν την έρευνά τους στο τεύχος της 1ης Απριλίου στο Science Express.

"Ξέρουμε τώρα το μέγεθος του αντικειμένου, αλλά το μυστήριο για την ακριβή φύση του παραμένει ακόμα", προσθέτει ο Bower. Το επόμενο βήμα, εξήγησε, είναι να γνωρίσουμε τη μορφή του, "έτσι θα μπορούμε να πούμε εάν είναι ένας πίδακας αερίου, ένας λεπτός δίσκος, ή ένα σφαιρικό νέφος".

Το κέντρο του Γαλαξία μας, περίπου, 26.000 έτη φωτός από τη Γη, κρύβεται από τη σκόνη, έτσι τα οπτικά τηλεσκόπια δεν μπορούν να μελετήσουν το αντικείμενο αυτό.

Όμως, ενώ τα ραδιοκύματα από την κεντρική περιοχή του Γαλαξία μπορούν να διαπεράσουν τη σκόνη, σκεδάζονται από το φορτισμένο πλάσμα στο διάστημα - κατά μήκος της ευθείας που ενώνει το αντικείμενο τη Γη. Αυτή η σκέδαση είχε ματαιώσει τις αρχικές προσπάθειες των αστρονόμων για να μετρηθεί το μέγεθος του Sagittarius A*, όπως ακριβώς η ομίχλη θολώνει το έντονο φως των απόμακρων φάρων.

"Μετά από 30 χρόνια, τα ραδιοτηλεσκόπια τελικά κατάφεραν να απομακρύνουν το εμπόδιο της ομίχλης και μπορούμε έτσι να δούμε τι συμβαίνει εκεί πάνω", λέει ο Heino Falcke, του ραδιοπαρατηρητήριου Westerbork στην Ολλανδία και μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Το φωτεινό αντικείμενο Sagittarius A*, που εκπέμπει ραδιοκύματα, έχει την ίδια διάμετρο με την τροχιά της Γης γύρω από τον ήλιο, λένε οι αστρονόμοι. Ενώ, η ίδια η μαύρη τρύπα υπολογίζουν ότι έχει διάμετρο, περίπου, 22 εκατομμύρια χιλιόμετρα, ίση με την τροχιά του Ερμή. Οι μαύρες τρύπες ως γνωστόν είναι τεράστιες συγκεντρώσεις της ύλης τόσο πυκνές που ακόμα και το φως δεν μπορεί να δραπετεύσει από την ισχυρή βαρύτητά τους.

Οι νέες παρατηρήσεις του VLBA έδωσαν την ευκαιρία στους αστρονόμους να κάνουν την καλύτερη παρατήρηση του συστήματος της μαύρης οπής. "Είμαστε πολύ κοντά στο να διαπιστώσουμε τα αποτελέσματα μιας μαύρης οπής στο περιβάλλον της", εξηγεί ο Bower.

Η κεντρική μαύρη τρύπα του Γαλαξία, όπως και οι τεράστιες μαύρες οπές των πιο ενεργών γαλαξιακών πυρήνων, θεωρείται ότι έλκει υλικό από τα περίχωρά της, και με τη διαδικασία αυτή εκπέμπονται ραδιοκύματα. Όμως, ενώ οι νέες παρατηρήσεις με το VLBA δεν έχουν δώσει μια τελική απάντηση στη φύση αυτής της διαδικασίας, έχουν βοηθήσει να αποκλειστούν μερικές θεωρίες, συμπληρώνει ο ο Bower.

Ο ίδιος βασισμένος στην πιο πρόσφατη εργασία, εξήγησε, ότι οι κύριες θεωρίες για τη φύση του αντικειμένου - που εκπέμπει ραδιοκύματα - είναι αφ' ενός ότι αποτελεί έναν πίδακα υποατομικών σωματιδίων, παρόμοιο με εκείνους τους πίδακες που φαίνονται στους ραδιογαλαξίες και αφ' ετέρου ότι είναι μια μάζα που επιταχύνεται κοντά στην άκρη της μαύρης οπής.

Ένα άλλο συμπέρασμα που έβγαλαν οι επιστήμονες είναι ότι η συνολική μάζα της μαύρης τρύπας είναι πολύ συγκεντρωμένη. Κάνοντας την ακριβέστερη μέτρηση που έχει γίνει ποτέ της μάζας μιας μεγάλης μαύρης τρύπας, οι αστρονόμοι είπαν ότι έχει μάζα τουλάχιστον 40.000 αυτή του ήλιου και σε ένα χώρο  που αντιστοιχεί στο μέγεθος της γήινης τροχιάς. 

Το αντικείμενο Sagittarius A* ανακαλύφθηκε το Φεβρουάριο του 1974 (πριν 30 χρόνια δηλαδή) από τους Bruce Balick και Robert Brown. Έχει αποδειχθεί ότι είναι το κέντρο του Γαλαξία, γύρω από το οποίο περιστρέφεται το υπόλοιπο του τμήμα του Γαλαξία. Το 1999, ο Mark Reid του Χάρβαρντ και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν τις παρατηρήσεις του VLBA για το Sagittarius A* για να ανιχνεύσουν την κίνηση της Γης γύρω από το κέντρο του Γαλαξία και καθόρισαν έτσι ότι το ηλιακό σύστημα μας χρειάζεται 226 εκατομμύρια χρόνια για να κάνει μια περιστροφή γύρω από το κέντρο του Γαλαξία.

Τέλος  το Very Long Baseline Array, είναι τμήμα του Εθνικού Ραδιοπαρατηρητηρίου Αστρονομίας, αποτελείται από 10 ραδιοκεραίες 240 τόνων, που βρίσκονται διασκορπισμένες από τη Χαβάη έως την Καραϊβική Θάλασσα. Δίνει δε την ευκαιρία να φανούν τέτοιες λεπτομέρειες, όσο κανένα άλλο τηλεσκόπιο, στη Γη ή στο διάστημα.