In de jaren zeventig werd astronoom zich bewust van een enorme radiobron in het centrum van ons sterrenstelsel waarvan ze zich later realiseerden dat het een superzwaar zwart gat (SMBH) was - dat sindsdien Boogschutter A * is genoemd. En in een recent onderzoek uitgevoerd door NASA's Chandra X-ray Observatory, ontdekten astronomen bewijs voor honderden of zelfs duizenden zwarte gaten in dezelfde buurt van de Melkweg.
Maar het blijkt dat het centrum van ons sterrenstelsel meer mysteries heeft die wachten om ontdekt te worden. Zo ontdekte een team van astronomen onlangs een aantal 'mysterie-objecten' die zich rond de SMBH in het Galactic Center leken te bewegen. Met behulp van 12 jaar aan gegevens afkomstig van de W.M. Keck Observatory op Hawaï vonden de astronomen objecten die op stofwolken leken, maar zich als sterren gedroegen.
Het onderzoek is tot stand gekomen door een samenwerking tussen Randy Campbell van de W.M. Keck Observatory, leden van de Galactic Center Group bij UCLA (Anna Ciurlo, Mark Morris en Andrea Ghez) en Rainer Schoedel van het Instituto de Astrofisica de Andalucia (CSIC) in Granada, Spanje. De resultaten van deze studie werden gepresenteerd op de 232ste bijeenkomst van de American Astronomical Society tijdens een persconferentie getiteld "The Milky Way & Active Galactic Nuclei".
Zoals Ciurlo in een recente W.M. Keck persbericht:
"Deze compacte stoffige stellaire objecten bewegen extreem snel en dicht bij het superzware zwarte gat van onze Galaxy. Het is fascinerend om ze van jaar tot jaar te zien bewegen. Hoe zijn zij daar gekomen? En wat zullen ze worden? Ze hebben vast een interessant verhaal te vertellen. '
De onderzoekers deden hun ontdekking met behulp van 12 jaar spectroscopische metingen verkregen door de OH-Suppressing Infrared Imaging Spectrograph (OSIRIS) van het Keck Observatory. Deze objecten - die waren ontworpen als G3, G4 en G5 - werden gevonden tijdens het onderzoeken van de gasdynamiek van het centrum van ons sterrenstelsel en werden door hun bewegingen onderscheiden van achtergrondemissies.
"We begonnen dit project met de gedachte dat als we zorgvuldig naar de gecompliceerde structuur van gas en stof bij het superzware zwarte gat zouden kijken, we een aantal subtiele veranderingen in de vorm en snelheid zouden kunnen ontdekken", legt Randy Campbell uit. "Het was nogal verrassend om verschillende objecten te detecteren die een zeer verschillende beweging en kenmerken hebben die ze in de G-objectklasse plaatsen, of stoffige stellaire objecten."
Astronomen ontdekten G-objecten voor het eerst in de nabijheid van Boogschutter A * meer dan een decennium geleden - G1 werd ontdekt in 2004 en G2 in 2012. Aanvankelijk werd aangenomen dat beide gaswolken waren totdat ze het superzware zwarte gat het dichtst naderden en het overleefden . Normaal gesproken zou de zwaartekracht van de SMBH's gaswolken uit elkaar halen, maar dit gebeurde niet met G1 en G2.
Omdat deze nieuw ontdekte infraroodbronnen (G3, G4 en G5) de fysieke kenmerken van G1 en G2 deelden, concludeerde het team dat ze mogelijk G-objecten zouden kunnen zijn. Wat G-objecten ongebruikelijk maakt, is hun 'wallen', waarbij ze lijken te zijn gehuld in een laag stof en gas waardoor ze moeilijk te detecteren zijn. In tegenstelling tot andere sterren zien astronomen alleen een gloeiende stofomhulling als ze naar G-objecten kijken.
Om deze objecten duidelijk te zien door hun verduisterende omhulsel van stof en gas, ontwikkelde Campbell een tool genaamd de OSIRIS-Volume Display (OsrsVol). Zoals Campbell het beschreef:
“Met OsrsVol konden we deze G-objecten isoleren van de achtergrondemissie en de spectrale gegevens in drie dimensies analyseren: twee ruimtelijke dimensies en de golflengtedimensie die snelheidsinformatie levert. Zodra we de objecten in een 3D-gegevenskubus konden onderscheiden, konden we hun beweging in de tijd ten opzichte van het zwarte gat volgen. ”
UCLA-professor in astronomie Mark Morris, co-hoofdonderzoeker en medelid van UCLA's Galactic Center Orbits Initiative (GCOI), was ook betrokken bij de studie. Zoals hij aangaf:
“Als het gaswolken waren, hadden G1 en G2 niet intact kunnen blijven. Ons zicht op de G-objecten is dat het opgeblazen sterren zijn - sterren die zo groot zijn geworden dat de getijdekrachten die door het centrale zwarte gat worden uitgeoefend, materie uit hun sterrenatmosfeer kunnen trekken wanneer de sterren dichtbij genoeg komen, maar een stellaire kern hebben met voldoende massa om intact te blijven. De vraag is dan, waarom zijn ze zo groot?
Na de objecten te hebben onderzocht, merkte het team dat er veel energie uit kwam, meer dan wat van typische sterren zou worden verwacht. Als gevolg hiervan theoretiseerden ze dat deze G-objecten het resultaat zijn van stellaire fusies, die optreden wanneer twee sterren die om elkaar heen draaien (ook wel binaries genoemd) tegen elkaar botsen. Dit zou zijn veroorzaakt door de langdurige zwaartekrachtinvloed van de SMBH.
Het resulterende enkele object zou in de loop van miljoenen jaren worden opgezwollen (d.w.z. opzwellen) voordat het uiteindelijk tot rust kwam en eruitzag als een ster van normale grootte. De gecombineerde objecten die het resultaat waren van deze gewelddadige fusies, konden verklaren waar de overtollige energie vandaan kwam en waarom ze zich gedragen als sterren. Zoals Andrea Ghez, de oprichter en directeur van GCOI, uitlegde:
'Dit vind ik het meest opwindend. Als deze objecten inderdaad dubbelstersystemen zijn die zijn aangedreven om te fuseren door hun interactie met het centrale superzware zwarte gat, kan dit ons inzicht geven in een proces dat mogelijk verantwoordelijk is voor de recent ontdekte fusies van het zwarte gat in de stellaire massa die zijn gedetecteerd door zwaartekrachtsgolven. '
Wat de toekomst betreft, is het team van plan de grootte en vorm van de banen van de G-objecten te blijven volgen in de hoop te bepalen hoe ze zijn gevormd. Ze zullen extra goed opletten wanneer deze stellaire objecten hun Boogschutter A * het dichtst benaderen, omdat ze hierdoor hun gedrag verder kunnen observeren en kunnen zien of ze intact blijven (zoals G1 en G2 deden).
Dit zal enkele decennia duren, waarbij G3 in 20 jaar het dichtst in de buurt komt en G4 en G5 decennia langer duren. In de tussentijd hoopt het team meer te weten te komen over deze "gezwollen" sterachtige objecten door hun dynamische evolutie te volgen met behulp van Keck's OSIRIS-instrument. Zoals Ciurlo zei:
"Het begrijpen van G-objecten kan ons veel leren over de fascinerende en nog steeds mysterieuze omgeving van het Galactisch Centrum. Er gebeurt zo veel dat elk gelokaliseerd proces kan helpen verklaren hoe deze extreme, exotische omgeving werkt. ”
Bekijk ook zeker deze video van de presentatie, die plaatsvindt van 18:30 tot 30:20:
