π
Τοξότης A*: η γιγάντια μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας
του Αλέξη Δεληβοριά, Διδάκτορα Φυσικής
Απ’ όλα τα θαυμαστά και παράξενα αντικείμενα του Γαλαξία μας κανένα δεν είναι πιο θαυμαστό και παράξενο από τις μαύρες τρύπες. Και καμία απ’ αυτές δεν είναι μεγαλύτερη από την γιγάντια μαύρη τρύπα που υπάρχει στον πυρήνα του. Πώς, όμως, γνωρίζουμε ότι υπάρχει στο κέντρο του Γαλαξία μας μία μαύρη τρύπα;
Υπολογίζοντας την ταχύτητα περιφοράς μεμονωμένων άστρων γύρω από τους γαλαξιακούς πυρήνες, μπορούμε να διαπιστώσουμε την ύπαρξη μαύρων τρυπών, εάν οι ταχύτητες αυτές είναι τόσο μεγάλες, που μόνο μία τεράστια συσσώρευση ύλης, δηλαδή μία μαύρη τρύπα, θα μπορούσε να δικαιολογήσει. Πραγματικά, αστρονομικές παρατηρήσεις στην διάρκεια της τελευταίας εικοσαετίας καταδεικνύουν ότι ορισμένα άστρα στον πυρήνα του Γαλαξία μας κινούνται γύρω του με ταχύτητες αρκετών εκατ. km/h. Γνωρίζοντας τις θέσεις και τις τροχιακές ταχύτητες των άστρων αυτών και χρησιμοποιώντας τους νόμους του Κέπλερ, οι αστρονόμοι εκτίμησαν στην συνέχεια την συνολική ποσότητα της μάζας που περικλείεται στις τροχιές τους. Το αποτέλεσμα αυτών των υπολογισμών δείχνει ότι η συνολική μάζα που βρίσκεται συσσωρευμένη στον πυρήνα του Γαλαξία μας είναι περίπου 4,3 εκατ. φορές μεγαλύτερη απ’ αυτήν του Ήλιου.
Εάν τώρα παρατηρήσουμε το κέντρο του γαλαξιακού πυρήνα με ραδιοτηλεσκόπια, θα διαπιστώσουμε ότι εκεί ακριβώς υπάρχει μία σχεδόν σημειακή, φωτεινή (σε αυτά τα μήκη κύματος) «πηγή» ραδιοκυμάτων, γνωστή ως Τοξότης A*. Πρόκειται για ένα «αντικείμενο» με διάμετρο που δεν υπερβαίνει την μέση απόσταση της Γης από τον Ήλιο. Ο συνδυασμός των δύο αυτών παρατηρήσεων, δηλαδή της πολύ μεγάλης μάζας που είναι συσσωρευμένη σε μία (τηρουμένων των αναλογιών) μικροσκοπική περιοχή, οδηγεί στο συμπέρασμα ότι τα άστρα του γαλαξιακού πυρήνα στροβιλίζονται γύρω από μία γαλαξιακή μαύρη τρύπα.
Διεθνής ομάδα ερευνητών, μάλιστα, που τα τελευταία χρόνια καταγράφει προσεκτικά την τροχιά ενός άστρου γύρω από την γιγάντια μαύρη τρύπα του Γαλαξία, ανακοίνωσε πρόσφατα ότι το άστρο αυτό κινείται ακριβώς όπως προβλέπει η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας (ΓΘΣ). Τα σχετικά δεδομένα ελήφθησαν με την βοήθεια του τηλεσκοπίου VLT, που έχει εγκατασταθεί στην έρημο Ατακάμα της Χιλής από το Ευρωπαϊκό Νότιο Αστεροσκοπείο (ESO), ενώ η σχετική μελέτη δημοσιεύθηκε στις 16 Απριλίου στο επιστημονικό περιοδικό Astronomy & Astrophysics.
Περίπου 26.000 έτη φωτός μακριά από τον Ήλιο, ο Τοξότης Α* και το αστρικό σμήνος που τον περιβάλλει, παρέχουν στους αστρονόμους ένα μοναδικό εργαστήριο, με την βοήθεια του οποίου μπορούν να ελέγξουν συγκεκριμένες προβλέψεις της ΓΘΣ σε ένα εν πολλοίς ανεξερεύνητο, αλλά σίγουρα ακραίο περιβάλλον βαρύτητας. Πραγματικά, το άστρο του σμήνους με την κωδική ονομασία S2, που ολοκληρώνει μία τροχιά γύρω από την γιγάντια μαύρη τρύπα του Γαλαξία σε 16 χρόνια, έφτασε στο πλησιέστερο σημείο της τροχιάς του γύρω της τον Μάιο του 2018, κινούμενο με ταχύτητα που αγγίζει τα 8.000 km/s. Εάν η κλασική, Νευτώνεια θεώρηση της βαρύτητας ήταν σωστή, το S2 θα συνέχιζε να κινείται ακριβώς πάνω στην ίδια τροχιά που είχε μόλις ολοκληρώσει.
Αυτό που παρατηρήθηκε, ωστόσο, ήταν διαφορετικό: το S2 συνέχισε να κινείται σε μία τροχιά ανεπαίσθητα μετατοπισμένη σε σχέση με την προηγούμενη, όπως ακριβώς προβλέπει η ΓΘΣ. Όπως, δηλαδή, συμβαίνει με την τροχιά του Ερμή γύρω από τον Ήλιο, η μετάπτωση του άστρου S2 μετατοπίζει ανεπαίσθητα την θέση του πλησιέστερου σημείου της τροχιάς του γύρω από την γιγάντια μαύρη τρύπα του Γαλαξία, έτσι ώστε η επόμενη τροχιά του να είναι ελάχιστα διαφορετική από την προηγούμενη κ.ο.κ., σχηματίζοντας το χαρακτηριστικό σχήμα της ροζέτας που έχουν οι μαργαρίτες. Οι τελευταίες αυτές μετρήσεις βρίσκονται σε εκπληκτική συμφωνία με την αντίστοιχη θεωρητική πρόβλεψη που γίνεται στο πλαίσιο της ΓΘΣ.
Φωτογραφία: Οι τροχιές των άστρων που γειτονεύουν με την γιγάντια μαύρη τρύπα του Γαλαξία, από στιγμιότυπο προσομοίωσης.
Credit: ESO/L. Calçada/spaceengine.org
Περισσότερες πληροφορίες στο ακόλουθο άρθρο:
Αστρικός χορός στην καρδιά του Γαλαξία επιβεβαιώνει τον Αϊνστάιν… ξανά!
π