Flere mystiske objekter opdaget nær Mælkevejens supermassive sorte hul

Astronomer har opdaget adskillige bizarre objekter ved Galactic Center, der skjuler deres sande identitet bag et røgslør af støv; de ligner gasskyer, men opfør dig som stjerner.

Ved dagens American Astronomical Society-møde i Denver, et team af forskere ledet af UCLA Postdoctoral Scholar Anna Ciurlo annoncerede deres resultater, som de opnåede ved hjælp af 12 års data taget fra W. M. Keck Observatory på Maunakea, Hawaii.

"Disse kompakte støvede stjerneobjekter bevæger sig ekstremt hurtigt og tæt på vores galakse supermassive sorte hul. Det er fascinerende at se dem bevæge sig fra år til år, sagde Ciurlo. Hvordan kom de dertil? Og hvad bliver de til? De skal have en interessant historie at fortælle."

Forskerne gjorde deres opdagelse ved at opnå spektroskopiske målinger af Galactic Centers gasdynamik ved hjælp af Keck Observatorys OH-Suppressing Infrared Imaging Spectrograph (OSIRIS).

"Vi startede dette projekt med at tænke, at hvis vi så nøje på den komplicerede struktur af gas og støv nær det supermassive sorte hul, vi kan opdage nogle subtile ændringer i form og hastighed, " sagde Randy Campbell, videnskabelige operationer leder ved Keck Observatory. "Det var ret overraskende at opdage flere objekter, der har meget distinkte bevægelser og karakteristika, der placerer dem i G-objektklassen, eller støvede stjerneobjekter."

Astronomer opdagede først G-objekter ved Mælkevejens monster sorte hul for mere end et årti siden; G1 blev set første gang i 2004, og G2 blev opdaget i 2012. Begge blev anset for at være gasskyer, indtil de kom tættest på det supermassive sorte hul. G1 og G2 formåede på en eller anden måde at overleve det sorte huls tyngdekraft, som kan rive gasskyer fra hinanden.

"Hvis de var gasskyer, G1 og G2 ville ikke have været i stand til at forblive intakte, " sagde UCLA Astronomy Professor Mark Morris, en co-principal investigator og kollega medlem af UCLA's Galactic Center Orbits Initiative (GCOI). "Vores opfattelse af G-objekterne er, at de er oppustede stjerner - stjerner, der er blevet så store, at tidevandskræfterne, der udøves af det centrale sorte hul, kan trække stof ud af deres stjerneatmosfære, når stjernerne kommer tæt nok på, men har en stjernekerne med nok masse til at forblive intakt. Spørgsmålet er så, hvorfor er de så store?"

Det ser ud til, at en masse energi blev dumpet ind i G-objekterne, får dem til at svulme op og vokse sig større end typiske stjerner.

GCOI mener, at disse G-objekter er resultatet af stjernefusioner - hvor to stjerner kredser om hinanden, kendt som binære, støde ind i hinanden på grund af gravitationspåvirkningen fra det gigantiske sorte hul. Over en længere periode, det sorte huls tyngdekraft ændrer binærstjernernes kredsløb, indtil duoen støder sammen. Det kombinerede objekt, der er resultatet af denne voldsomme fusion, kunne forklare, hvor den overskydende energi kom fra.

"I kølvandet på en sådan fusion, det resulterende enkelte objekt ville blive "pustet op", eller udspilet, i en ret lang periode, måske en million år, før den falder til ro og ser ud som en stjerne i normal størrelse, " sagde Morris.

"Det er det, jeg finder mest spændende, " sagde Andrea Ghez, grundlægger og direktør for GCOI. "Hvis disse objekter virkelig er binære stjernesystemer, der er blevet drevet til at smelte sammen gennem deres interaktion med det centrale supermassive sorte hul, dette kan give os indsigt i en proces, der kan være ansvarlig for de nyligt opdagede stjernemasse-sorte hul-fusioner, der er blevet opdaget gennem gravitationsbølger."

Det, der gør G-objekter usædvanlige, er deres "hævelser". Det er sjældent, at en stjerne er dækket af et lag af støv og gas så tykt, at astronomer ikke kan se stjernen direkte. De ser kun den glødende konvolut af støv. For at se objekterne gennem deres disede omgivelser, Campbell udviklede et værktøj kaldet OSIRIS-Volume Display (OsrsVol).

"OsrsVol gjorde det muligt for os at isolere disse G-objekter fra baggrundsemissionen og analysere de spektrale data i tre dimensioner:to rumlige dimensioner, og bølgelængdedimensionen, der giver hastighedsinformation, " sagde Campbell. "Når vi var i stand til at skelne objekterne i en 3-D datakube, så kunne vi spore deres bevægelse over tid i forhold til det sorte hul."

"Keck Observatory har observeret Galactic Center hvert år i 20 år med nogle af de bedste instrumenter og teknologier, " sagde Ciurlo. "Alene dette giver et meget høj kvalitet og ensartet datasæt, hvilket gjorde det muligt for os at gå dybt ind i analysen af ​​dataene.

Disse nyopdagede infrarøde kilder kunne potentielt være G-objekter - G3, G4, og G5 – fordi de deler de fysiske egenskaber af G1 og G2.

Holdet vil fortsætte med at følge størrelsen og formen af ​​G-objekternes baner, som kunne give vigtige fingerpeg om, hvordan de er dannet.

Astronomerne vil især være meget opmærksomme, når disse støvede stjernekompakte objekter nærmer sig det supermassive sorte hul. Dette vil give dem mulighed for yderligere at observere deres adfærd og se, om objekterne forbliver intakte, ligesom G1 og G2 gjorde, eller bliv en snack til det supermassive sorte hul. Først da vil de give deres sande natur væk.

"Vi bliver nødt til at vente et par årtier på, at dette sker; omkring 20 år for G3, og årtier længere for G4 og G5, sagde Morris. I mellemtiden, vi kan lære mere om disse puffballs ved at følge deres dynamiske udvikling ved hjælp af OSIRIS."

"Forståelse af G-objekter kan lære os meget om Galactic Centers fascinerende og stadig mystiske miljø. Der foregår så mange ting, at enhver lokaliseret proces kan hjælpe med at forklare, hvordan denne ekstreme, eksotiske miljø fungerer, " sagde Ciurlo.