Kuvaluotto: NRAO
Kolmekymmentä vuotta sen jälkeen, kun tähtitieteilijät löysivät salaperäisen esineen Linnunradan galaksin tarkalla keskuksella, kansainvälinen tutkijaryhmä on vihdoin onnistunut mittaamaan kohteen, joka ympäröi mustaa reikää melkein neljä miljoonaa kertaa massiivisempi kuin aurinko, koon. Tämä on toistaiseksi lähin teleskooppinen lähestymistapa mustaan reikään ja asettaa astrofysiikan merkittävän rajan tulevien havaintojen ulottuville. Tutkijat käyttivät läpimurtoon kansallisen tiedesäätiön VLBA (Very Long Baseline Array) -radioskoopin.
"Tämä on iso askel eteenpäin", sanoi Geoffrey Bower, Kalifornian yliopisto-Berkeley. "Tämä on jotain, mitä ihmiset ovat halunneet tehdä 30 vuoden ajan", koska Galaktisen keskuksen esine, nimeltään Jousimies A * (ääntäminen "A-tähti"), löydettiin vuonna 1974. Tähtitieteilijät kertoivat tutkimuksestaan 1. huhtikuuta Science Express.
"Nyt meillä on koko objektille, mutta mysteeri sen tarkalta luonteelta on yhä", Bower lisäsi. Seuraava askel, hän selitti, on oppia sen muoto, "jotta voimme kertoa, onko kyse suihkukoneista, ohutlevy tai pallomainen pilvi."
Linnunradan keskusta, 26 000 valovuoden päässä maasta, on pölyn peittämä, joten näkyvän valon kaukoputket eivät voi tutkia kohdetta. Vaikka galaksien keskialueelta tulevat radioaallot voivat tunkeutua pölyyn, turbulentti varautunut plasma hajottaa ne avaruusalueella näkyvän maata pitkin. Tämä sironta oli turhauttanut aiempia yrityksiä mitata keskuskohteen kokoa, kuten sumu hämärtää kaukojen majakoiden häikäisyä.
"30 vuoden kuluttua radioteleskoopit ovat vihdoin nostaneet sumun ja voimme nähdä, mitä tapahtuu", kertoi Heino Falcke Alankomaissa sijaitsevasta Westerborkin radion observatoriosta, toinen tutkimusryhmän jäsen.
Valoisa, säteilyä lähettävä esine sopisi hyvin maapallon kiertoradan sisälle auringon ympäri, tähtitieteilijät sanoivat. Itse musta reikä, he laskevat, on noin 14 miljoonaa mailia poikkipinta-alainen ja mahtuu helposti elohopean kiertoradalle. Mustat reiät ovat aineen konsentraatioita, jotka ovat niin tiheitä, ettei edes valo pääse pakenemaan voimakkaasta painovoimastaan.
Uudet VLBA-havainnot tarjosivat tähtitieteilijöille parhaan näkemyksensä mustan aukon järjestelmästä. "Olemme paljon lähempänä näkemään mustan aukon vaikutuksia ympäristöönsä täällä kuin missään muualla", Bower sanoi.
Linnunradan keskeisen mustan aukon, kuten aktiivisemmissa galaktisissa ytimissä olevien massiivisempien serkkujen, uskotaan vetävän materiaalia ympäristöstään ja prosessin tehostavan radioaaltojen säteilyä. Vaikka uudet VLBA-havainnot eivät ole antaneet lopullista vastausta prosessin luonteesta, ne ovat auttaneet sulkemaan pois joitain teorioita, Bower sanoi. Hän selitti viimeisimmän työn perusteella, että radiosäteilevän objektin luonteen jäljelle jäävät tärkeimmät teoriat ovat subatomisten hiukkasten suihkut, samanlaisia kuin radiogalakseissa nähneet; ja joitain aineisiin liittyviä teorioita kiihdytetään mustan aukon reunan lähellä.
Kun tähtitieteilijät tutkivat Jousimies A *: ta korkeammilla ja korkeammilla radiotaajuuksilla, objektin näennäinen koko pieneni. Myös tämä tosiasia, Bower sanoi, auttoi sulkemaan pois joitain ideoita esineen luonteesta. Havaitun koon pienentyminen taajuuden kasvaessa tai lyhyemmällä aallonpituudella antaa myös tähtitieteilijöille houkuttelevan kohteen.
"Uskomme, että voimme lopulta havaita riittävän lyhyillä aallonpituuksilla, että näemme rajan, kun saavutamme itse mustan aukon koon", Bower sanoi. Lisäksi hän sanoi: "Tulevissa havainnoissa toivomme näkevämme" varjon ", jonka heittää painovoimainen linssivaikutus mustan aukon erittäin voimakkaasta painovoimasta."
Vuonna 2000 Falcke ja hänen kollegansa ehdottivat tällaista havaintoa teoreettisin perustein, ja se näyttää nyt toteutettavalta. "Kuvantaminen mustan aukon tapahtumahorisontin varjoon on nyt ulottuvillamme, jos työskentelemme riittävän ahkerasti tulevina vuosina", Falcke lisäsi.
Toinen tutkijoiden tekemä johtopäätös on, että "mustan aukon kokonaismassa on erittäin keskittynyt", Bowerin mukaan. Uudet VLBA-havainnot tarjoavat hänelle "supermassiivisen mustan aukon massan kaikkien aikojen tarkan lokalisaation". Näiden havaintojen tarkkuus antaa tutkijoille sanoa, että vähintään 40 000 auringon massan on asuttava tilassa, joka vastaa maan kiertoradan kokoa. Tämä luku edustaa kuitenkin vain massan alarajaa. Tutkijoiden mielestä kaiken mustan aukon massa - neljä miljoonaa aurinkoa - on keskittynyt hyvin alueen säteilyn lähettämään esineeseen.
Mittauksen tekemistä varten tähtitieteilijöiden piti mennä huolellisiin pituuksiin kiertääkseen jousimiehen A *: n ja maan välisen plasma “sumu” sirontavaikutusta. "Meidän piti työntää tekniikkaamme kovasti", Bower sanoi.
Bower vertasi tehtävää "yrittäessään nähdä keltaisen kumi-ankkurisi suihkutason himmeän lasin läpi". Tekemällä monia havaintoja, säilyttämällä vain korkealaatuisimman datan ja poistamalla matemaattisesti plasman sirontavaikutuksen, tutkijat onnistuivat suorittamaan ensimmäisen kerran Jousimiehen A *: n koon.
Bowerin ja Falcken lisäksi tutkimusryhmään kuuluvat Robin Herrnstein Columbian yliopistosta, Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksen Jun-Hui Zhao, National Radio Astronomy Observatoryn Miller Goss ja Kalifornian Berkeleyn yliopiston Donald Backer. Falcke on myös apulaisprofessori Nijmegenin yliopistossa ja vieraileva tutkija Max-Planckin radioastronomiainstituutissa Bonnissa, Saksa.
Jousimiehen A * löysivät helmikuussa 1974 Bruce Balick, joka on nyt Washingtonin yliopistossa, ja Robert Brown, joka on nyt Cornellin yliopiston kansallisen tähtitieteen ja ionosfäärikeskuksen johtaja. On osoitettu lopullisesti, että se on Linnunradan keskusta, jonka ympäri lopullinen galaksi pyörii. Vuonna 1999 Mark Reid Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksesta ja hänen kollegansa käyttivät VLBA: n jousimiehen A * havaintoja havaitakseen Maan liikkeen kiertoradalla Galaksian keskustan ympärillä ja totesi, että aurinkokuntamme vie 226 miljoonaa vuotta yhden piirin tekemiseen Galaxy.
Maaliskuussa 2004 55 tähtitieteilijää kokoontui National Radio Astronomy Observatory -keskukseen Green Bankissa, Länsi-Virginiassa, tieteelliseen konferenssiin, jossa juhlitaan Jousimiehen A * löytämistä Green Bankissa 30 vuotta sitten. Tässä konferenssissa tutkijat paljastivat muistolaatan yhdelle havaintoteleskoopeille.
Hyvin pitkä peruslinjajoukko, joka on osa National Radio Astronomy Observatorya, on mantereen laajuinen radioteleskooppijärjestelmä, jossa on 10 240 tonnin lautasantennia Havaijista Karibialle. Se tarjoaa suurimman erottelutehon tai kyvyn nähdä hienoja yksityiskohtia mistä tahansa teleskoopista tähtitiedessä, maapallolla tai avaruudessa.
National Radio Astronomy Observatory on National Science Foundationin laitos, jota hallinnoi Associated Universities, Inc. yhteistyösopimuksella.
Alkuperäinen lähde: NRAO-lehdistötiedote
