1. SPIDER'S WEB
  2. Nauka
  3. Kosmos

Wideo dnia: zobacz, jak gwiazdy zasuwają wokół czarnej dziury w centrum naszej galaktyki. To nie symulacja

Einstein w grobie się nie przewraca, wręcz przeciwnie - mógłby znów zakrzyknąć "a nie mówiłem!?". Naukowcy zbadali czarną dziurę tak dokładnie, jak nigdy dotąd, i znów okazało się, że genialny naukowiec miał rację.

ruch gwiazd w sgra

Wszystkie gwiazdy naszej galaktyki krążą powolnie wokół jej centrum. W samym centrum znajduje się supermasywna czarna dziura, stosunkowo niewielki obiekt kompaktowy o masie ponad 4 milionów mas Słońca. Nasz układ planetarny oddalony od środka galaktyki o 27 000 lat świetlnych na jedno okrążenie wokół centrum potrzebuje 230 milionów lat. Jednak gwiazdy znajdujące się blisko centrum potrzebują znacznie mniej czasu na wykonanie pełnego okrążenia.

Naukowcy postanowili się przyjrzeć gwiazdom znajdującym się absolutnie najbliżej czarnej dziury i sprawdzić, jak się poruszają w polu grawitacyjnym tego masywnego olbrzyma. Do obserwacji tym razem posłużył potężny interferometr w Chile - VLTI (Very Large Telescope Interferometer). Ten fenomenalny instrument pozwolił spojrzeć na centrum galaktyki 20 razy wyraźniej, niż było to kiedykolwiek możliwe. Dzięki temu naukowcom udało się dostrzec jeszcze jedną gwiazdę w pobliżu czarnej dziury. Wcześniej nikt jej jakoś nie zauważył. Gwiazda ta otrzymała oznaczenie S3000.

Zdjęcia przedstawiające ruch gwiazd wokół supermasywnej czarnej dziury SgrA* w centrum Drogi Mlecznej. Dla porównania rozmiary orbity Neptuna.

Obserwacje ruchu gwiazd przelatujących przez perynigrykon orbity pozwoliły naukowcom - niejako przy okazji - precyzyjnie ustalić masę czarnej dziury Sgr A*.

Tak gwiazdy krążą wokół czarnej dziury w centrum naszej galaktyki

Obserwacje prowadzone między marcem a lipcem 2021 roku pozwoliły też przyjrzeć się, jak gwiazdy zbliżają się do czarnej dziury, zmieniają kierunek i zaczynają się od niej oddalać. Rekordzistką w tym względzie okazała się gwiazda S29, która w maju 2021 roku zbliżyła się do czarnej dziury na odległość zaledwie 13 mld km, czyli nieco ponad dwa razy większą od odległości dzielącej Słońce od Neptuna. W momencie maksymalnego zbliżenia gwiazda poruszała się z zawrotną prędkością 8740 km/s. Jak dotąd naukowcy nie widzieli żadnej gwiazdy tak blisko czarnej dziury i poruszającej się z tak potężną prędkością.

Na powyższym nagraniu widzimy kilka gwiazd poruszających się w przestrzeni kosmicznej na przestrzeni czterech miesięcy. Uważny obserwator zauważy, że jedna z gwiazd stopniowo przyspiesza, aby nagle szybko zmienić kierunek lotu niemal o 180 stopni. Pamiętajmy, że mówimy o przedziale czterech miesięcy. Większość gwiazd w galaktyce (w tym nasze Słońce) w takim przedziale czasu porusza się ruchem prostoliniowym z jednakową prędkością. Wszak co może być na tyle duże, aby nagle zmusić gwiazdę do zmiany prędkości i kierunku? Odpowiedź: jedynie supermasywna czarna dziura. Taki właśnie obiekt jest na powyższym nagraniu. Gdzie? No przecież to czarna dziura, a więc na czarnym tle go nie widać, bo sam z definicji nie emituje żadnego światła. I to właśnie jest fascynujące: na nagraniu, na którym widać pojedyncze gwiazdy, jest obiekt o masie 4 300 000 razy większej od masy Słońca i go nie widać. Krążące wokół niego gwiazdy jednak bardzo wyraźnie, fizycznie, odczuwają jego bliskość i tańczą tak, jak on im zagra.

Einstein niezmiennie rządzi

Przelot gwiazdy w silnym polu grawitacyjnym czarnej dziury pozwala badaczom zazwyczaj zmierzyć masę czarnej dziury, ustalić jej właściwości, ale także przetestować założenia Ogólnej Teorii Względności opracowanej przez Alberta Einsteina. Po raz kolejny także i tym razem okazało się, że gwiazdy poruszają się wokół czarnej dziury po trajektoriach przewidzianych na podstawie OTW. Masa supermasywnej czarnej dziury ustalona została na 4,30 mln mas Słońca i jest to jak dotąd najbardziej precyzyjny pomiar.