Opdagelse af hotspots, der cirkler Mælkevejen, sorte hul har spændt astronomer

Opdagelsen af vaklende 'hotspots' cirkulerende afløb af et massivt sort hul giver spændende nyt bevis for den behemoth, der ligger i vores galakses centrum - og astronomen, der først arbejdede med denne teori, deler, hvordan 13 års observationer endelig har givet pote.



Den nye undersøgelse, der involverede arbejdet af Avery Broderick, en astronom fra University of Waterloo i Ontario, Canada, afslørede tre blus eller visuelle hotspots, der stammer fra Mælkevejens centrale sorte hul, også kendt som Skytten A*.



Teamet opdagede en svingning af emissioner, der kom fra blusserne, hvilket gjorde det muligt for forskerne at opdage tiltrækningsskiven - en voksende masse af kredsende gas og affald - der omgiver selve det sorte hul. Til gengæld var forskerne i stand til at bruge emissionerne til at kortlægge Skyttens A*opførsel, fortalte Broderick til demokratija.eu. [ Billeder: Universets sorte huller ]

Brodericks sorte hulteori bygget på tidligere forskning af to teams, der undersøgte Mælkevejens galaktiske centrum i nær-infrarødt. Dette omfattede arbejdet med Reinhard Genzel , en astronom fra Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics i Garching, Tyskland, samt forskere Andrea Ghez og Mark Morris fra University of California, Los Angeles. På det tidspunkt afslørede deres arbejde, at centrum af Mælkevejen ikke var stabilt, men i stedet ville drastisk lysne cirka en gang om dagen i cirka 30 eller 40 minutter, sagde Broderick.



Forskere mener, at der findes supermassive sorte huller i midten af ​​de fleste, hvis ikke alle, store galakser. Derfor, i 2005, mens han arbejdede sammen med forsker Avi Loeb ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, hævdede Broderick, at en periodisk lysning, der blev observeret i hjertet af Mælkevejen, også kendt som en lys infrarød flare, var resultatet af en utrolig massiv objekt såsom et sort hul.

Denne teori blev yderligere understøttet af beviser for en meget lys, tæt gruppe af stjerner kaldet en atomstjerneklynge, der omgiver den centrale del af Mælkevejen. Derudover viste infrarøde observationer, at stjernerne i midten af ​​galaksen kredser om et mørkt objekt, der anslås at være 4 millioner solmasser i størrelse, hvilket igen tyder på tilstedeværelsen af ​​et sort hul, sagde Broderick.

Selv stadig var der ikke nok data til at bevise, at et sort hul virkelig eksisterer i midten af ​​Mælkevejen, tilføjede Broderick - indtil nu.

Pludselig opblussen adfærd



De tre blusser, der for nylig blev fundet, stammer fra Mælkevejens centrale region og er et produkt af gravitationslinse ved det sorte hul, sagde Broderick.

'Det sorte hul fungerer som linsen på et fyrtårn. [Der er] en lokaliseret emissionsregion, men det er ikke den pludselige lysning af selve emissionsområdet, der forårsager blusset, 'sagde Broderick. Tyngdekraften i det sorte hul bøjer lyset fra emissionen og forstørrer det for os at se. 'Det er det, der er ansvarlig for opblussen - manifestationen af ​​ekstrem tyngdekraft.'

Baseret på dette forudsagde Broderick og Loeb oprindeligt, at genstande indlejret i akkretionsdisken omkring Skytten A* ville udvise en tydelig svingning i deres infrarøde emissioner på grund af deres kredsløb omkring det sorte hul. Forskerne offentliggjorde deres teori i et papir fra 2005 samt en opfølgende undersøgelse fra 2006. På det tidspunkt var teknologien imidlertid endnu ikke tilgængelig til at opdage en sådan wobble, sagde Broderick.



Det hele ændrede sig med lanceringen af GRAVITY instrument på European Southern Observatory's Very Large Telescope i 2016. Præcisionen og følsomheden af ​​GRAVITY -instrumentet hjalp astronomer med at opdage en svingning i emissioner, der kom fra de tre blusser i akkretionsskiven, der cirkler Skytten A*. Deres fund var offentliggjort 18. oktober i tidsskriftet Astronomy & Astrophysics.

'Mens blusser er blevet set i lang tid nu ... det centrale fund her er den karakteristiske vakling af blusserne,' hvilket indikerer, at materialet, der producerer disse blusser, bevæger sig rundt om et sort hul, sagde Broderick.

De blusser, der observeres nær Skytten A*, opstår, når magnetfeltlinjer tæt på det sorte hul brydes fra hinanden og genopretter forbindelse. Denne proces, også kendt som magnetisk genforbindelse, frigiver store mængder energi og ladede partikler, hvilket forårsager den afslørende glans. De infrarøde emissioner fra blusserne udviser en karakteristisk svingning på grund af deres kredsløb omkring det sorte hul. Når andre emissioner, der er indlejret i akkretionsstrømmen, bevæger sig specifikt rundt i det galaktiske centrum, ændres lysets centrum eller 'wobbles', sagde Broderick.

Materialet, der cirkler lige uden for det sorte huls begivenhedshorisont, hvirvler med omtrent en tredjedel af lysets hastighed. Flammens kredsløbstid - den tid det tager at fuldføre en bane - er den samme som den wobble, som astronomer observerede en gang hvert 40 til 50 minutter. Den korte tidsskala er et resultat af tyngdekraften fra det sorte hul og tyder på, at materialet kredser utroligt tæt på det sorte hul, sagde Broderick.

'For 13 år siden var vores udsagn, at disse blusser var forbundet med den strukturelle variation [i det galaktiske centrum], og at vi ville kunne bruge den strukturelle variabilitet til at sige noget om generel relativitet og stærk tyngdekraft,' sagde Broderick. 'Det spændende er, at [udsagn] ser ud til at være sandt.'

Beviser, at der er et sort hul

Vibrationen af ​​emissioner fra blusserne er ikke det eneste tegn, der tyder på, at et supermassivt sort hul ligger i hjertet af Mælkevejen . Der er ingen tvivl om, at et supermassivt objekt med en masse omkring 4 millioner gange solens er placeret ved vores galaktiske kerne, men det har været udfordrende at bevise, at det er et sort hul.

I midten af ​​galaksen er der imidlertid også hjemsted for en atomstjerneklynge omfattende mere end 500.000 stjerner. Baseret på Albert Einsteins teori om generel relativitet er astronomer i stand til at estimere massen af ​​det objekt, der lurer i midten af ​​Mælkevejen ved at måle hastigheden på de kredsende stjerner og gas. Dette understøtter yderligere tanken om, at objektet på 4 millioner solmasser er et supermassivt sort hul, sagde Broderick.

'Der er ingen andre genstande, som vi kender til, der kunne opretholde hele denne masse i en så kompakt konfiguration og ikke falde sammen,' sagde Broderick. 'Hvis ikke et sort hul, så skulle det være noget ekstraordinært eksotisk og uden for det område, vi forstår i dag.'

Ydermere har observationer afsløret, at materiale virkelig forsvinder fra vores galaktiske centrum. Når dette materiale trækkes indad mod det center, bliver det fanget i det sorte huls voksende akkretionsdisk . Mens de fleste ting i akkretionsdisken kredser sikkert rundt om Skytten A*, risikerer materiale, der kommer for tæt på, at blive trukket forbi begivenhedshorisonten, hvor det ikke kan undslippe det sorte huls tyngdekraft. Forskere kan se friktion skabt af materialet, der flyder mod begivenhedshorisonten, og får det materiale til at lyse op, sagde Broderick.

'Det bliver denne slags' hvor blev det af? ' argument, 'sagde Broderick. 'Vi har dette materiale, som vi ved falder ind mod et sort hul, fordi vi ser dets tilførselslysstyrke, men vi kan ikke se den tilsvarende påvirkningslysstyrke. Derfor må den forsvinde et sted. '

Tilstedeværelsen af ​​en begivenhedshorisont, ud over hvilken der ligger et sort hul, er derfor den mest logiske forklaring på den adfærd, der observeres i vores galaktiske centrum, sagde Broderick.

'Det er ekstremt spændende på et personligt plan at se en forudsigelse faktisk udspille sig,' sagde Broderick. 'Jeg tror, ​​at dette markerer et øjeblik i videnskabens historie, hvor sorte huller går fra noget af nysgerrighed til noget, der er fundamentalt reelt.'

Redaktørens note:Denne historie er blevet korrigeret fra en tidligere version, der refererede til Avery Broderick som hovedforfatter til den nye undersøgelse. Den nye undersøgelse blev ledet af astronomer med GRAVITY Collaboration og understøtter yderligere teorien, der oprindeligt blev udviklet af Broderick i 2005.

Følg Samantha Mathewson @Sam_Ashley13 . Følg os @Spacedotcom , Facebook og Google+ . Original artikel om demokratija.eu .