Naukowcy z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej imienia Maksa Plancka ogłosili, że wyniki ich dziesięcioletnich obserwacji wskazują, że źródło promieniowania radiowego w naszej Galaktyce, Sagittarius A*, to na pewno supermasywna czarna dziura. Dokładna analiza orbity gwiazdy krążącej wokół tego tajemniczego obiektu znacznie osłabia alternatywne genezy źródła promieniowania, mówiące, że może to być skupisko fermionów (na przykład neutrin) albo skupisko gwiazdy neutronowych czy mniejszych czarnych dziur.

Wiosną 2002 roku gwiazda S2, która znajduje się najbliżej źródła Sagittarius A*, znalazła się w perycentrum (perinigricon) swojej orbity wokół czarnej dziury. Znalazła się wtedy w odległości około 17 godzin świetlnych od źródła promieniowania i poruszała się z prędkością 5000 kilometrów na sekundę.

Animacja prezentuje ruch gwiazd wokół źródła promieniowania radiowego w Galaktyce znanego jako Sagittarius A*. Film przedstawia wyniki dziesięciu lat badań. Wyznaczenie oribty najbliższej źródłu gwiazdy pozwoliło wyliczyć, że Sagittarius A* może być supermasywną czarną dziurą.

Na podstawie danych zebranych w okresie między 1992 a 2002 rokiem, naukowcy wytyczyli orbitę gwiazdy (której dwie trzecie już zaobserwowali). Orbita ta jest bardzo eliptyczna (jej mimośród wynosi 0,87), krótsza oś ma długość 5,5 dni świetlnych, a dłuższa 15,2 dni świetlnych. Z trzeciego Prawa Keplera wynika, że w jednym z ognisk tej elipsy musi znajdować się obiekt, o masie co najmniej 2,2 milionów mas Słońca, a masa ta musi być zamknięta na obszarze o promieniu mniejszym niż 17 godzin świetlnych. Do wyliczeń potrzebna była dokładne znajomość odległości wszystkich gwiazd w otoczeniu czarnej dziury od niej i od siebie.

Schemat przedstawia silnie eliptyczną orbitę gwiazdy S2, krążącej wokół źródła promieniowania radiowego Sagittarius A*. Badania orbity gwiazdy pozwoliły wykazać, że to tajemnicze źródło promieniowania w Drodze Mlecznej jest najprawdopodobniej supermasywną czarną dziurą.

Rozmiary te wykluczają możliwość by było to skupisko neutrin. Z kolei gęsta gromada obiektów, takich jak gwiazdy neutronowe, skupiona na tak niewielkim obszarze, miałaby bardzo krótki okres życia, rzędu kilkuset tysięcy lat, w porównaniu z 10 miliardami lat istnienia Drogi Mlecznej. Ostatnia pozostała możliwość to kula bozonów, którą trudno byłoby odróżnić od czarnej dziury z uwagi na jej małe rozmiary. Jednak kula taka po pewnym czasie, gdy ściągnie materię z otoczenia, zapadnie się w czarna dziurę.

Badania obiektu Sagittarius A*, których autorami są Reinhard Genzel i Rainer Schoedel, mają duże znacznie dla astrofizyki, gdyż pokazują bezpośrednio, że w sercu naszej Galaktyki, musi znajdować się supermasywna czarna dziura. Do tej pory na podstawie badań aktywnych jąder galaktyk i badań kwazarów naukowcy wysunęli koncepcję, że każda galaktyka zawiera w środku bardzo masywną czarną dziurę. Badania kwazarów dostarczały dowodów pośrednich, badania Genzela i Schoedela to pierwszy dowód bezpośredni.

Odległości pomiędzy gwiazdami znajdującymi się blisko Sagittarius A* wyliczono na podstawie dokładnych pomiarów odległości gwiazd zaznaczonych kółeczkami na zdjęciu od Ziemi. Na powiększeniu widoczne jest najbliższe otoczenie Sagittarius A*, w tym gwiazda S2.

Do obserwacji naukowcy używali kamery bliskiej podczerwieni, SHARP, zamontowanej w European Southern Observatory (ESO) na teleskopie NTT, w La Silla Chile. Z pomocą komputera z tysięcy krótkich ekspozycji zrekonstruowali ostre obrazy centrum galaktyki. Naukowcy korzystali również z 8,2 metrowego teleskopu kompleksu Very Large Telescope (VLT) i technologii optyki adaptatywnej przy użyciu instrumentu NAOS/CONICA.

Kolejnym celem naukowców jest wyjaśnienie, dlaczego w przeciwieństwie do aktywnych centrum galaktyk, Sagittarius A* jest obiektem dużo mniej aktywnym.

Autor

Anna Marszałek