Các nhà thiên văn học Chụp lại những cảnh đẹp nhất của các ngôi sao đang di chuyển quanh Hố đen địa phương của chúng ta

Dec 15 2021

Các cụm sao nhỏ quay quanh rất gần với lỗ đen siêu lớn ở trung tâm thiên hà của chúng ta. Bằng cách kết hợp ánh sáng từ bốn kính thiên văn mạnh mẽ, các nhà khoa học đã chụp được những góc nhìn sâu nhất và rõ ràng nhất về môi trường xung quanh lỗ đen siêu lớn ở trung tâm thiên hà của chúng ta.

Các cụm sao nhỏ quay quanh rất gần với lỗ đen siêu lớn ở trung tâm thiên hà của chúng ta.

Bằng cách kết hợp ánh sáng từ bốn kính thiên văn mạnh mẽ , các nhà khoa học đã chụp được những góc nhìn sâu nhất và rõ ràng nhất về môi trường xung quanh lỗ đen siêu lớn ở trung tâm thiên hà của chúng ta.

“Đây thực sự là kết quả của nỗ lực kéo dài hàng thập kỷ để quan sát Trung tâm Thiên hà”, Julia Stadler, một nhà thiên văn học tại Viện Vật lý Thiên văn Max Planck và là đồng tác giả của hai nghiên cứu mới trình bày chi tiết các quan sát mới, giải thích trong một email.

Các bài báo được bình duyệt đã được xuất bản ngày hôm nay trên Tạp chí Thiên văn & Vật lý Thiên văn, một bài mô tả chi tiết các quan điểm mới về lỗ đen và bài còn lại mô tả cách phân bố khối lượng trong lõi thiên hà. Nhóm này, bao gồm Reinhard Genzel, giám đốc của Viện Max Planck về Vật lý ngoài Trái đất, không xa lạ gì với Sagittarius A *, đã giành giải Nobel Vật lý năm 2020 “cho việc phát hiện ra một vật thể nhỏ gọn siêu lớn ở trung tâm thiên hà của chúng ta. ”

Sử dụng Giao thoa kế Kính viễn vọng Rất lớn của Đài thiên văn Nam Âu, các nhà thiên văn học có thể theo dõi chuyển động của một số ngôi sao xung quanh lỗ đen siêu lớn của thiên hà chúng ta, được gọi là Nhân Mã A * (phát âm là Nhân Mã A - sao). Họ thậm chí còn phát hiện ra một ngôi sao trước đây chưa từng được biết đến, bây giờ được đặt tên là S300. Được trang bị dữ liệu mới, các nhà thiên văn học đã có thể kiểm tra thuyết tương đối rộng của Einstein, đưa ra một ước tính khối lượng mới cho lỗ đen và đo khoảng cách của chúng ta đến Trung tâm Thiên hà. Họ cũng có thể quan sát chính xác hơn nhiều cách các ngôi sao cư xử gần với Nhân Mã A * .

Chuỗi hình ảnh cho thấy chuyển động của các ngôi sao xung quanh Nhân Mã A * trong khoảng thời gian từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2021.

Những ngôi sao này mất từ 14 đến 18 năm để hoàn thành một vòng quay hoàn chỉnh của lỗ đen, đòi hỏi thời gian quan sát kéo dài để có được các phép đo chính xác về quỹ đạo của chúng. Nhóm nghiên cứu, ngoài việc thu thập dữ liệu trong nhiều năm, đã sử dụng giao thoa kế GRAVITY , kết hợp ánh sáng được thu thập bởi tất cả bốn kính viễn vọng 27 foot (8,2 mét) tại Kính viễn vọng Rất lớn của ESO . GRAVITY đã tăng “độ phân giải góc lên hệ số 20 so với những gì có thể trước đây,” như Stadler giải thích, nói rằng đây là một “cải tiến to lớn”. Điều này, cộng với việc sử dụng phần mềm chụp ảnh tinh vi, “đã cho phép chúng tôi có được những hình ảnh có độ phân giải cao sâu nhất của Trung tâm Thiên hà,” Stadler nói.

GRAVITY đo chuyển động chính xác của các ngôi sao khi chúng quay xung quanh lỗ đen từ tháng 3 đến tháng 7 năm 2021. Ngôi sao SN29, thực hiện cách tiếp cận gần nhất của nó với Sagittarius A * vào tháng 5 năm 2021, đã vượt qua lỗ đen ở khoảng cách 8 tỷ dặm (13 tỷ km) ), gần gấp ba lần khoảng cách từ Sao Diêm Vương đến Mặt Trời. Ngôi sao SN29 có vận tốc quay 5,431 dặm / giây (8,740 km / s), khiến người ta không thể tưởng tượng được. Đó là 0,03% tốc độ ánh sáng và nó vượt qua ngôi sao giữ kỷ lục trước đó, S2, di chuyển với tốc độ 4.785 dặm / giây (7.700 km / s). Việc phát hiện ra S300 - ngôi sao chưa từng được phát hiện trước đây - cho thấy GRAVITY rất giỏi trong việc tìm kiếm các vật thể thậm chí mờ nhạt .

Stadler nói: “Chúng tôi thực sự choáng váng trước số lượng các ngôi sao mà chúng tôi nhìn thấy rất gần với hố đen. “Để phân biệt chúng với nhau và theo dõi chính xác chuyển động của chúng [tương đối với nhau] thực sự chỉ có thể do độ phân giải cao của GRAVITY.”

Một ước tính sửa đổi về khối lượng của lỗ đen đã được thực hiện bằng cách theo dõi chuyển động của các ngôi sao, cho thấy nó nặng tới 4,3 triệu Mặt trời. Quan sát này phù hợp với thuyết tương đối rộng của Einstein. Nhóm nghiên cứu “cũng sử dụng các phép đo để xem liệu có một thành phần khối lượng mở rộng nào đó bao quanh Nhân Mã A * hay không, và chúng tôi thấy rằng không thể có nhiều khối lượng bổ sung,” Stadler giải thích. “Ví dụ, chúng ta có thể loại trừ rằng có một bầy gồm 1.000 lỗ đen nhỏ hơn xung quanh Nhân Mã A *.” Tốt để biết. Dữ liệu cũng cho phép đo lường chính xác nhất khoảng cách của nó từ Trái đất: 27.000 năm ánh sáng.

GRAVITY sẽ được nâng cấp vào cuối thập kỷ này, khi nó sẽ trở thành GRAVITY +, tất nhiên. Nó sẽ vẫn được cài đặt trên VLTI, nơi nó sẽ có được những góc nhìn tốt hơn về lỗ đen siêu lớn. Hy vọng là có thể phát hiện những ngôi sao gần hơn với Sagittarius A * và đo tốc độ quay của nó.