Syvällä Linnunradan sydämessä asuu musta aukko. Se ei kuitenkaan ole se salaperäinen kohde, jota tutkijat Fabio Antonini Kanadan teoreettisen astrofysiikan instituutista ja David Merritt Rochester Institute of Technologysta ovat yrittäneet selittää. Heidän huomionsa kohteena ovat massiivisten nuorten tähtien kiertoradat, jotka osallistuvat siihen. Niitä kutsutaan 'S-tähdiksi'.
Ei. Se ei ole änkytystä. S-tähdet ovat laillinen ilmiö, jonka ansiosta tutkijat voivat tutkia mustien aukkojen toimintaa entistä tarkemmin. Heidän läsnäolonsa saa tähtitieteilijät kyseenalaistamaan, mitä he tietävät. Esimerkiksi, kuinka nämä massiiviset nuoret tähdet voivat kiertää niin lähellä aluetta, jossa niiden muodostuminen sinne olisi erittäin epätodennäköistä? Mustan aukon lähellä olevan vahvan painovoiman pelkkä voima tarkoittaa, että näiden tähtien on täytynyt kerran olla kauempana havaitusta sijainnistaan. Kuitenkin, kun teoreetikot loivat malleja kuvaamaan kuinka S-tähdet ovat saattaneet matkustaa nykyisille kiertoradalle, luvut eivät yksinkertaisesti täsmänneet. Kuinka heidän kiertoradansa voidaan poistaa niin radikaalisti ennusteista?
Tänään tohtori Antonini tarjosi parhaan selityksensä tälle arvoitukselle Canadian Astronomical Societyn (CASCA) vuosikokouksessa. Kirjassaan 'S-tähtijoukon alkuperä galaktisessa keskuksessa' hän esitti yhtenäisen teorian S-tähtien alkuperästä ja dynamiikasta. Se ei ole ollut helppo tehtävä, mutta Antonini on pystynyt tuottamaan erittäin käyttökelpoisen teorian siitä, kuinka nämä tähdet pääsivät supermassiivisen mustan aukon läheisyyteen vain kymmenissä miljoonissa vuosissa niiden muodostumisesta.
'On olemassa teorioita siitä, kuinka muuttoliikettä suuremmilta etäisyyksiltä on tapahtunut, mutta ne eivät ole tähän mennessä pystyneet vakuuttavasti selittämään, miksi S-tähdet kiertävät galaktista keskustaa samalla tavalla', Antonini sanoi. 'Pääsarjan tähtinä S-tähdet eivät voi olla vanhempia kuin noin 100 miljoonaa vuotta, mutta niiden kiertoratajakauma näyttää olevan 'rento', toisin kuin mallien ennusteet niiden alkuperästä.'
Kolmiulotteinen visualisointi tähtien kiertoradoista Galaktisessa keskustassa W. M. Keckin teleskooppien vuosien 1995 ja 2012 välillä saamien tietojen perusteella. Tähdet, joilla on parhaat kiertoradat, esitetään täydellä ellipsillä ja jäljet jokaisen tähden takana ~15-20 vuotta. Nämä tähdet on värikoodattu edustamaan niiden spektrityyppiä: Varhaisen tyypin (nuoret) tähdet näkyvät sinivihreinä, myöhäisen tyypin (vanhat) tähdet näkyvät oranssina ja ne, joiden spektrityyppiä ei tunneta, on esitetty magentana. Tähdet ilman ellipsiä ovat tilastollisesta otoksesta ja seuraavat havaittuja säteittäisiä jakaumia varhaisen (valkoinen) tai myöhäisen (keltainen/oranssi) tyypin tähtille. Nämä tähdet on upotettu NCSA/AVL:n tarjoamaan sisäisen Linnunradan malliesitykseen, joka tarjoaa kontekstin visualisoinnille.
Antoninin ja Merrittin mallin mukaan S-tähdet alkoivat paljon kauempana galaksin keskustasta. Normaalia? Jep. Normaalitila. Sitten nämä normaalilta vaikuttavat tähdet kohtasivat mustan aukon painovoiman ja aloittivat spiraalinsa sisäänpäin. Kun he tekivät väistämätöntä vaellusta, he kohtasivat muiden lähellä olevien tähtien painovoiman, joka sitten muutti S-tähtien kiertoradan. Se on yksinkertainen oivallus, joka vahvistaa, kuinka galaktinen keskus kehittyy supermassiivisten mustien aukkojen suhteellisten vaikutusten ja gravitaatiovuorovaikutusten käsityön vaikutuksesta.
'S-tähden kiertoratojen teoreettinen mallintaminen on keino rajoittaa niiden alkuperää, tutkia alueen dynaamisia mekanismeja lähellä galaktista keskustaa ja', sanoo Merritt, 'epäsuorasti oppia tuntemattomien kohteiden tiheydestä ja määrästä tällä alueella. ”
Vaikka supermassiivisten mustien aukkojen esiintyminen lähes kaikkien massiivisten galaksien keskellä ei ole uusi käsite, niiden muotoutumiseen ja kehittymiseen liittyvä lisätutkimus johtaa parempaan ymmärrykseen siitä, mitä näemme niiden ympärillä. Nämä alueet liittyvät syvästi galaksin muodostumiseen, missä ne ovat. Oman galaksimme – Jousimies A:n – keskus on niin lähellä kotia, joten siitä on tullut täydellinen laboratorio S-tähtien kaltaisten ilmentymien tarkkailuun. Niiden kiertoradan seuranta pitkän ajan kuluessa on vahvistanut supermassiivisen mustan aukon olemassaolon ja valistanut ajatteluamme oman galaksimme monista erityispiirteistä.
Alkuperäinen tarina Lähde: Canadian Astronomical Society lehdistötiedote
