Astrofizycy dokonują najdokładniejszych jak dotąd pomiarów masy, centralnej czarnej dziury w Drodze Mlecznej

Sagittarius A*, supermasywna czarna dziura w centrum naszej Drogi Mlecznej, ma masę 4,3 miliona razy większą od masy Słońca, zgodnie z analizą obserwacji dokonaną przez instrument GRAVITY na należącym do ESO interferometrze VLTI (ang. Very Large Telescope Interferometer).

Chcemy dowiedzieć się więcej o czarnej dziurze w centrum Drogi Mlecznej, Sagittarius A*. Jak bardzo jest masywny? Czy się obraca? Czy gwiazdy wokół niego zachowują się dokładnie tak, jak oczekujemy od ogólnej teorii względności Einsteina? Najlepszym sposobem odpowiedzi na te pytania jest śledzenie gwiazd na orbitach w pobliżu supermasywnej czarnej dziury. I tutaj pokazujemy, że możemy to zrobić z większą precyzją niż kiedykolwiek wcześniej.powiedział dr Reinhard Genzel, dyrektor Instytutu Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka, który w 2020 r. otrzymał Nagrodę Nobla za badania Sagittarius A*.

W poszukiwaniu gwiazd w pobliżu Sagittarius A* dr Genzel, dr Gillessen, dr Stadler i ich koledzy z GRAVITY Collaboration zastosowali technikę uczenia maszynowego zwaną teorią pola informacyjnego. Stworzyli model tego, jak mogą wyglądać rzeczywiste źródła, zasymulowali, jak będzie je widział instrument GRAVITY, i porównali tę symulację z obserwacjami GRAVITY. To pozwoliło im znaleźć i śledzić gwiazdy — zwane S2, S29, S38 i S55 — wokół Sagittarius A* z niezrównaną głębią i dokładnością. Co ciekawe, znaleźli gwiazdę o nazwie S300, której wcześniej nie widziano. Odkryli również, że gwiazda S29 zbliżyła się do czarnej dziury w maju 2021 roku.

Gwiazda ta minęła Sagittarius A* w odległości zaledwie 13 miliardów km, około 90 razy większej od odległości Słońce-Ziemia, z oszałamiającą prędkością 8740 km/s. Nie zaobserwowano, aby żadna inna gwiazda mijała czarną dziurę tak blisko lub poruszała się tak szybko wokół czarnej dziury.

Interferometria to złożona technika, ale w końcu uzyskuje się obrazy 20 razy ostrzejsze niż te z pojedynczych teleskopów VLT, ujawniając tajemnice centrum Galaktyki.powiedział główny badacz GRAVITY, dr Frank Eisenhauer, astrofizyk z Maxa. Instytut Fizyki Pozaziemskiej Plancka.

Nowe obserwacje, w połączeniu z wcześniejszymi danymi zespołu, potwierdzają, że gwiazdy podążają ścieżkami dokładnie tak, jak przewidywała ogólna teoria względności dla obiektów poruszających się wokół czarnej dziury o masie 4,3 miliona mas Słońca. Jest to jak dotąd najdokładniejsze oszacowanie masy Sagittarius A*.

Naukowcom udało się również wyznaczyć dokładniej odległość do Sagittarius A*, stwierdzając, że znajduje się on w odległości 27 000 lat świetlnych.

„Podążanie za gwiazdami na bliskich orbitach wokół Strzelca A* pozwala nam precyzyjnie zbadać pole grawitacyjne wokół najbliższej Ziemi masywnej czarnej dziury, przetestować ogólną teorię względności i określić właściwości czarnej dziury” – powiedział dr Genzel.