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Weitere mysteriöse Objekte, die in der Nähe des Supermassivs der Milchstraße entdeckt wurden schwarzes Loch

Dieser 3D-Spektrographen wurde mit der Software OsrsVol, kurz für OSIRIS-Volume Display, erstellt. W. M. Keck Observatory – Leiter für wissenschaftliche Operationen Randy Campbell hat dieses benutzerdefinierte Volumenrendering-Tool entwickelt, um G3, G4 und G5 von der Hintergrundemission zu trennen. Sobald die 3-D-Analyse durchgeführt wurde, konnte das Team die G-Objekte klar unterscheiden, was ihnen erlaubte, ihrer Bewegung zu folgen und zu sehen, wie sie sich um das supermassive Schwarze Loch verhalten. Kredit: W. M. Keck Observatorium

Astronomen haben im Galaktischen Zentrum mehrere bizarre Objekte entdeckt, die ihre wahre Identität hinter einer Rauchwand aus Staub verbergen. sie sehen aus wie Gaswolken, benehmen sich aber wie Sterne.

Auf dem heutigen Treffen der American Astronomical Society in Denver gab ein Forscherteam um die UCLA-Postdoc-Stipendiatin Anna Ciurlo ihre Ergebnisse bekannt, die anhand von 12 Jahren Daten des W. M. Keck-Observatoriums auf Maunakea, Hawaii, gewonnen wurden.

“Diese kompakten, staubigen Sternobjekte bewegen sich extrem schnell und nahe am supermassiven schwarzen Loch unserer Galaxie. Es ist faszinierend zu beobachten, wie sie sich von Jahr zu Jahr bewegen”, sagte Ciurlo. “Wie sind sie dorthin gekommen? Und was werden sie werden? Sie müssen eine interessante Geschichte erzählen.”

Die Forscher machten ihre Entdeckung, indem sie spektroskopische Messungen der Gasdynamik des Galaktischen Zentrums unter Verwendung des OH-unterdrückenden Infrarot-Bildspektrographen (OSIRIS) des Keck-Observatoriums erhielten.

“Wir begannen dieses Projekt und dachten, dass wir, wenn wir die komplizierte Struktur von Gas und Staub in der Nähe des supermassiven Schwarzen Lochs genau untersuchen würden, einige subtile Veränderungen an Form und Geschwindigkeit feststellen könnten”, sagte Randy Campbell, Leiter des Wissenschaftsbetriebs am Keck Observatory. “Es war ziemlich überraschend, mehrere Objekte mit sehr unterschiedlichen Bewegungen und Eigenschaften zu entdecken, die sie in die G- Klasse oder staubige Sternobjekte. ”

Astronomen entdeckten vor mehr als einem Jahrzehnt zum ersten Mal G-Objekte im Monster-Schwarzen Loch der Milchstraße; G1 wurde erstmals im Jahr 2004 und G2 wurde im Jahr 2012 entdeckt. Beide wurden gedacht bis sie sich dem supermassiven Schwarzen Loch näherten. G1 und G2 haben es irgendwie geschafft, die Gravitationskraft des Schwarzen Lochs zu überstehen, die Gaswolken auseinander reißen kann.

“Wenn sie Gaswolken wären, wären G1 und G2 nicht in der Lage gewesen, intakt zu bleiben”, sagte UCLA-Astronomie-Professor Mark Morris, ein Co-Principal Investigator und Mitglied der UCLA Galactic Center Orbits Initiative (GCOI). “Unsere Ansicht der G-Objekte ist, dass sie aufgebläht sind – Sterne, die so groß geworden sind, dass die vom zentralen Schwarzen Loch ausgehenden Gezeitenkräfte Materie aus ihren stellaren Atmosphären ziehen können, wenn die Sterne nahe genug sind, aber einen Sternkern mit genügend Masse haben, um intakt zu bleiben. Die Frage ist dann, warum sind sie so groß? ”

Es scheint, dass eine Menge Energie in die G-Objekte geworfen wurde, wodurch sie aufquellen und größer werden als typische Sterne.

GCOI glaubt, dass diese G-Objekte das Ergebnis von stellaren Zusammenschlüssen sind – wo zwei sich umkreisende Sterne, die als Binärsysteme bekannt sind, aufgrund des gravitativen Einflusses des riesigen Schwarzen Lochs ineinander stürzen. Über einen langen Zeitraum verändert die Schwerkraft des Schwarzen Lochs die Umlaufbahnen der Doppelsterne, bis das Duo kollidiert. Das kombinierte Objekt, das aus dieser gewaltsamen Fusion resultiert, könnte erklären, wo die überschüssige Energie herkommt.

“Nach einer solchen Verschmelzung würde der resultierende einzelne Gegenstand für eine ziemlich lange Zeit, vielleicht eine Million Jahre, aufgebläht oder aufgetrieben werden, bevor er sich niederlässt und wie ein normalgroßer Stern erscheint.” sagte Morris.

“Das finde ich am spannendsten”, sagte Andrea Ghez, Gründer und Direktor von GCOI. “Wenn diese Objekte tatsächlich binäre Sternsysteme sind, die durch ihre Wechselwirkung mit dem zentralen supermassiven Schwarzen Loch dazu gebracht wurden, zu verschmelzen, könnte dies einen Einblick in einen Prozess geben, der für die kürzlich entdeckten Sternmassen-Schwarzloch-Verschmelzungen verantwortlich sein könnte entdeckt durch Gravitationswellen. ”

Was G-Objekte ungewöhnlich macht, ist ihre “Geschwollenheit”. Es ist selten, dass ein Stern von einer Schicht aus Staub und Gas bedeckt ist, die so dick ist, dass Astronomen den Stern nicht direkt sehen können. Sie sehen nur die leuchtende Hülle aus Staub. Um die Objekte durch ihre trübe Umgebung zu sehen, entwickelte Campbell ein Tool namens OSIRIS-Volume Display (OsrsVol).

“Mit OsrsVol konnten wir diese G-Objekte von der Hintergrundemission isolieren und die Spektraldaten in drei Dimensionen analysieren: zwei räumliche Dimensionen und die Wellenlängendimension, die Geschwindigkeitsinformationen liefert”, sagte Campbell. “Sobald wir in der Lage waren, die Objekte in einem 3D-Datenwürfel zu unterscheiden, konnten wir ihre Bewegung über die Zeit relativ zum Schwarzen Loch verfolgen.”

“Keck Observatory beobachtet das Galaktische Zentrum jedes Jahr seit 20 Jahren mit einigen der besten Instrumente und Technologien”, sagte Ciurlo. “Dies allein führt zu einer sehr hohen Qualität und einem konsistenten Datenbestand, wodurch wir tief in die Analyse der Daten einsteigen konnten.

Diese neu entdeckten Infrarotquellen könnten möglicherweise G-Objekte sein – G3, G4 und G5 -, weil sie die physikalischen Eigenschaften von G1 und G2 teilen.

Das Team wird weiterhin die Größe und Form der Umlaufbahnen der G-Objekte verfolgen, was wichtige Hinweise auf ihre Entstehung geben könnte.

Die Astronomen werden besonders aufmerksam sein, wenn diese staubigen kompakten Objekte sich dem supermassiven Schwarzen Loch nähern. Dies ermöglicht ihnen, ihr Verhalten weiter zu beobachten und zu sehen, ob die Objekte genauso wie G1 und G2 intakt bleiben oder zu einem Snack für die . Nur dann werden sie ihre wahre Natur verraten.

“Wir müssen dafür ein paar Jahrzehnte warten, etwa 20 Jahre für G3 und Jahrzehnte länger für G4 und G5”, sagte Morris. “In der Zwischenzeit können wir mehr über diese Puffbälle erfahren, indem wir ihrer dynamischen Entwicklung mit OSIRIS folgen.”

“Das Verständnis von G-Objekten kann uns eine Menge über die faszinierende und immer noch mysteriöse Umgebung des Galaktischen Zentrums lehren. Es gibt so viele Dinge, die jeden lokalisierten Prozess erklären können, wie diese extreme, exotische Umgebung funktioniert”, sagte Ciurlo.


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