Ένα άστρο που κινείται με περισσότερο από το 8% της ταχύτητας του φωτός γύρω από τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μπορεί να γίνει το «κλειδί» για ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της αστρονομίας: πόσο γρήγορα περιστρέφεται η Sagittarius A*.
Το άστρο ονομάζεται S301 και ταξιδεύει με περισσότερα από 30.000 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Στο κοντινότερο σημείο της τροχιάς του περνά σε απόσταση περίπου 1,8 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων από τη Sagittarius A*, σχεδόν δέκα φορές πιο κοντά από το γνωστό S0-2.
Το S301 ολοκληρώνει μία τροχιά σε 8,7 χρόνια, γεγονός που το καθιστά ιδιαίτερα χρήσιμο για τη μελέτη της ακραίας βαρύτητας γύρω από τη Sagittarius A*.
Η υπερμεγέθης μαύρη τρύπα βρίσκεται περίπου 26.500 έτη φωτός από τη Γη και έχει μάζα περίπου τέσσερα εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο. Το κέντρο του Γαλαξία είναι εξαιρετικά πυκνό και δύσκολο να παρατηρηθεί, λόγω της σκόνης και των αερίων που παρεμβάλλονται, αλλά και της γήινης ατμόσφαιρας.
Η ανάπτυξη της προσαρμοστικής οπτικής στα τέλη της δεκαετίας του 1990 επέτρεψε στους αστρονόμους να παρακολουθήσουν μεμονωμένα άστρα που κινούνται γύρω από τη μαύρη τρύπα. Οι ομάδες του Ράινχαρντ Γκέντσελ και της Αντρέα Γκεζ εντόπισαν άστρα που κινούνταν με ταχύτητες περίπου 2.000 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο.
Το 2002, η ομάδα του Γκέντσελ εντόπισε το S0-2, το οποίο πλησιάζει σε απόσταση περίπου 17 φωτεινών ωρών από τη Sagittarius A* και φτάνει τα 7.650 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο, περίπου 3% της ταχύτητας του φωτός. Η τροχιά του αποτέλεσε ισχυρή ένδειξη ότι στο κέντρο του Γαλαξία βρίσκεται ένα εξαιρετικά συμπαγές αντικείμενο, συμβατό με μαύρη τρύπα.
Οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν επίσης ένα παράξενο «πλήθος» άστρων γύρω της. Υπάρχουν τα S stars, που βρίσκονται πολύ κοντά στη μαύρη τρύπα, άστρα σε έναν πιο οργανωμένο δίσκο και άλλα με πιο χαοτικές τροχιές. Το γεγονός ότι αρκετά από τα S stars είναι μόλις περίπου 50 εκατομμυρίων ετών δημιουργεί ένα μυστήριο, καθώς οι συνθήκες τόσο κοντά στη μαύρη τρύπα δεν θεωρούνται ιδανικές για τον σχηματισμό άστρων.
Μία πιθανή εξήγηση είναι ότι κάποια από αυτά προέρχονται από δυαδικά συστήματα που διαλύθηκαν από την ισχυρή βαρύτητα της Sagittarius A*. Το ένα άστρο θα μπορούσε να εκτοξευθεί στο Διάστημα, ενώ το άλλο να παγιδευτεί σε κοντινή τροχιά.
Μια διαφορετική υπόθεση, που έχουν προτείνει η Σιαοτσέν Ζενγκ και οι συνεργάτες της, είναι ότι στην περιοχή μπορεί να υπάρχει ένα ακόμη μαζικό αντικείμενο, ίσως μια μικρότερη μαύρη τρύπα με μάζα εκατοντάδων έως περίπου 1.000 Ήλιων, ή ένα πολύ πυκνό αστρικό σμήνος. Η IRS-13E έχει προταθεί ως πιθανή θέση μιας τέτοιας μαύρης τρύπας, χωρίς όμως η υπόθεση να έχει αποδειχθεί.
Η περιστροφή της μαύρης τρύπας
Το 2022, το Event Horizon Telescope έδωσε την πρώτη εικόνα της σκιάς της Sagittarius A*. Οι επιστήμονες γνωρίζουν πλέον με μεγάλη ακρίβεια τη μάζα της, όμως η περιστροφή της παραμένει πολύ δυσκολότερο να μετρηθεί.
Αυτό μπορεί να αλλάξει χάρη στα άστρα.
Μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα προκαλεί το λεγόμενο σύρσιμο του χωροχρόνου, επηρεάζοντας την κίνηση των αντικειμένων που βρίσκονται κοντά της. Οι μικρές αλλαγές στις τροχιές των άστρων μπορούν επομένως να αποκαλύψουν πληροφορίες για την περιστροφή της.
Το S301, που εντοπίστηκε από την ομάδα του Γκέντσελ το 2023 με το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο στη Χιλή, βρίσκεται στην ιδανική θέση για μια τέτοια μέτρηση. Η κοντινή και γρήγορη διέλευσή του από τη Sagittarius A* το καθιστά πιο ευαίσθητο στις επιδράσεις της ισχυρής βαρύτητας από ό,τι το S0-2.
Ο Γκέντσελ εκτιμά ότι η περιστροφή της μαύρης τρύπας μπορεί να καταστεί δυνατό να μετρηθεί σε περίπου μία δεκαετία, αν και θα χρειαστούν περίπου 30 χρόνια εξαιρετικά ακριβών παρατηρήσεων για να περιοριστούν οι αβεβαιότητες.
Η περιστροφή ίσως βοηθήσει να απαντηθεί και ένα άλλο ερώτημα: γιατί η Sagittarius A* είναι τόσο «ήσυχη». Ο ρυθμός συσσώρευσης ύλης είναι εξαιρετικά χαμηλός, τόσο ώστε ο αστροφυσικός Ζίρι Γιούνσι τον έχει παρομοιάσει με έναν άνθρωπο που τρώει περίπου έναν κόκκο ρυζιού τον χρόνο.
Παράλληλα, η Sagittarius A* δεν διαθέτει τον εντυπωσιακό πίδακα ύλης που παρατηρείται σε πολλές άλλες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Μία πιθανότητα είναι ότι η περιστροφή της δεν είναι αρκετά γρήγορη για να δημιουργήσει έναν ισχυρό πίδακα, όμως αυτό παραμένει υπόθεση.
Οι τροχιές των άστρων γύρω από τη Sagittarius A* προσφέρουν, τέλος, ένα μοναδικό εργαστήριο για τη δοκιμή της γενικής σχετικότητας σε ακραίες συνθήκες. Αν οι μελλοντικές μετρήσεις αποκαλύψουν αποκλίσεις από τις προβλέψεις της θεωρίας, θα μπορούσαν να δείξουν ότι χρειάζεται συμπλήρωση ή τροποποίηση ώστε να περιγράψει πλήρως τη βαρύτητα στα πιο ακραία περιβάλλοντα του Σύμπαντος.
Και όσο οι αστρονόμοι μαθαίνουν περισσότερα για την καρδιά του Γαλαξία, ένα πράγμα γίνεται όλο και πιο σαφές: κάθε απάντηση φαίνεται να γεννά ένα ακόμη μεγαλύτερο ερώτημα.
Πηγή: NewScientist
