Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Milky Ways center vil blive afsløret af NASAs Webb Telescope

Centrum af vores Mælkevejsgalakse er skjult for optiske teleskopers nysgerrige øjne af skyer af slørende støv og gas. Men i denne fantastiske udsigt, Spitzer Space Telescope's infrarøde kameraer trænger igennem meget af støvet, afslører stjernerne i det overfyldte galaktiske centerområde. Det kommende Webb-teleskop vil tilbyde en meget forbedret infrarød visning, driller svagere stjerner og skarpere detaljer. Kredit:NASA, JPL-Caltech, Susan Stolovy (SSC/Caltech) et al.

Centrum af vores galakse er et overfyldt sted:Et sort hul, der vejer 4 millioner gange så meget som vores sol, er omgivet af millioner af stjerner, der pisker rundt om det med voldsom hastighed. Dette ekstreme miljø er badet i intenst ultraviolet lys og røntgenstråling. Alligevel er meget af denne aktivitet skjult for vores syn, tilsløret af store dele af interstellart støv.

NASAs kommende James Webb-rumteleskop er designet til at se universet i infrarødt lys, som er usynlig for det menneskelige øje, men er meget vigtig for at se på astronomiske objekter skjult af støv. Efter dens lancering, Webb vil samle infrarødt lys, der har trængt igennem det støvede slør, afslører det galaktiske centrum i hidtil uset detalje.

"Selv et billede fra Webb vil være det højeste kvalitetsbillede, der nogensinde er opnået af det galaktiske center, " sagde Roeland van der Marel fra Space Telescope Science Institute (STScI), hovedefterforsker på et planlagt studie, der vil fokusere på billeddannelse.

Teleskoper på jorden og i rummet har givet pirrende glimt af beboerne i det galaktiske center. Astronomer har sporet stjerner, der kredser om det sorte hul, hvoraf nogle nærmer sig tæt nok til at give en test af Einsteins generelle relativitetsteori. Imidlertid, indtil nu, kun de klareste stjerner kan spores.

"Vi ser kun toppen af ​​isbjerget fra jorden. Webb vil være i stand til at studere svagere stjerner og fortælle os mere om den samlede stjernepopulation, " sagde Torsten Böker fra European Space Agency og STScI, en medforsker på en anden planlagt undersøgelse af det galaktiske center, der vil fokusere på spektroskopi.

Forskere er allerede blevet overrasket over at finde spædbarnsstjerner med lav masse, der dannes tæt på det supermassive sorte hul - nogle inden for blot et par lysår efter dets greb. Teoretisk set, det sorte huls enorme tyngdekraft og barske strålingsmiljø burde forstyrre eventuelle gasskyer og forhindre dem i at kollapse til stjerner. Alligevel har disse babystjerner, kaldet protostjerner, bestået. Webbs observationer kan afsløre yderligere protostjerner, og kunne give fingerpeg om, hvordan stjerner kan dannes på et så usandsynligt sted.

Sorte huls mysterier

Mælkevejens supermassive sorte hul, kendt af astronomer som Sagittarius A* (udtales A-stjerne) vil også falde under Webbs blik. Det er omgivet af en skive af gas og støv, hvoraf nogle uundgåeligt vil falde i det sorte hul. Astronomer har observeret lysudbrud, når det sorte hul slugte en klump af materiale. Imidlertid, de har aldrig opdaget gløden fra det sorte huls skive.

"At opdage disken omkring Sagittarius A* med Webb ville være et hjemmeløb, " sagde Böker.

Infrarøde observationer ved hjælp af det jordbaserede Keck-teleskop har gjort det muligt for astronomer at spore individuelle stjerner, der kredser om det sorte hul i det galaktiske centrum. Webb forventes at opdage svagere stjerner end vist her, giver en mere komplet optælling af stjernebefolkningen i den galaktiske kerne. Kredit:Keck/UCLA Galactic Center Group

Data fra Webb kunne også hjælpe med at løse bredere spørgsmål om, hvordan galakser dannes - såsom det langvarige "kylling og æg"-problem, som kom først, galaksen eller det sorte hul.

"Kommer det sorte hul først, og der dannes stjerner omkring det? Samler stjerner sig sammen og kolliderer for at danne det sorte hul? Det er spørgsmål, vi ønsker at besvare, " sagde Jay Anderson fra STScI, en medundersøger på et af undersøgelserne.

Derudover undersøgelser har vist, at massen af ​​en galakses centrale sorte hul er relateret til den samlede masse af de omgivende stjerner, men årsagerne til dette forhold forbliver ukendte.

"Er der nogle spor til denne massekorrelation tæt på det sorte hul? Eller har den seneste stjernedannelse udslettet tegn på, hvad der kunne være sket i fortiden?" tilføjede Marcia Rieke fra University of Arizona, hovedefterforsker på Webbs NIRCam-instrument.

Serendipitous muligheder

Ultimativt, de mest spændende resultater fra Webbs observationer kan være de uventede. For eksempel, Webb kan finde stjerner i usædvanlige baner. Eller, Webb opdager muligvis en gassky, der er bestemt til at blive revet fra hinanden af ​​tyngdekraften.

"Vi vil gerne se noget usædvanligt, som en stjerne, der bliver opslugt, sagde van der Marel.

Ideelt set disse indledende undersøgelser af det galaktiske center vil informere fremtidige Webb-observationer. Ved at gense det galaktiske center over en periode på flere år, astronomer kan få en ny forståelse af dette kaotiske område i rummet.

"Så mange interessante, mærkelige ting sker i centrum af galakser. Vi vil gerne finde ud af, hvad der sker i vores egen, " sagde Rieke.

Observationerne beskrevet her vil blive taget som en del af Webb's Guaranteed Time Observation (GTO) program. GTO-programmet giver dedikeret tid til de videnskabsmænd, der har arbejdet med NASA for at udforme Webbs videnskabs- og instrumentkapacitet gennem hele udviklingen.