Czy w centrum Galaktyki znajduje się czarna dziura?

Pytanie:

Czy w centrum Galaktyki znajduje się czarna dziura?
od: Darek (tororo@go2.pl)

Odpowiedź:

Prof. Bożena Czerny:

Tak. Hipoteza jej istnienia przewijała się już od pewnego czasu w literaturze, a najnowsze pomiary nie pozostawiają wątpliwości (pod jednym warunkiem, o którym później).

W szczególności w 1998 r. opublikowano (Ghez i in.) wyniki pomiarów prędkości gwiazd w pobliżu czarnej dziury, i w ten sposób, z prawa Keplera, wyznaczono masę centralną. Pomiar prędkości był dokonany dla ok. 90 gwiazd, które znajdowały się w odległości od ok. 0.01 ps do 0.1 ps od obiektu centralnego, a wykonany był dzięki pomiarowi przy pomocy 10-metrowego teleskopu Kecka zmian położeń gwiazd na przestrzeni kilku lat. Wynik: gwiazdy poruszają się wokół ciała o masie 2.6 milionów mas Słońca (błąd pomiaru ok. 10 %). Dokładność pomiaru wkrótce się polepszy, ponieważ na kilkanaście lat jedna z gwiazd dokona już pełnego obiegu wokół centralnej czarnej dziury.  Ten pomiar pokazuje, że istnieje obiekt centralny o tak dużej masie, nie święcący jasno (o czym poniżej) i mający promień wyraźnie mniejszy niż 0.01 pc. Nie jest to rozległa gromada gwiazd, ponieważ zmierzone prędkości gwiazd maleją z odległością od obiektu centralnego dokładnie w taki sposób, jak prędkości planet maleją z odległością od Słońca, co pokazuje załączony rysunek z pracy Ghez i in. (1998). Linia ciągła opisuje malenie prędkości zgodnie z prawem Keplera, a punkty to średnie prędkości gwiazd zmierzone w danej odległości. Jeśli teoria względności jest poprawna, to obiektem centralnym musi być czarna dziura. Jeśli kwestionować poprawność ogólnej teorii względności, to wiemy wtedy tylko, że obiekt jest bardzo masywny i nie święcący.

Dodatkowe ograniczenie wynika z najnowszych obserwacji satelity rentgenowskiego CHANDRA. Z okolic czarnej dziury dociera do nas słabiutkie promieniowanie, ale za to bardzo szybko zmieniające się - w ciągu 500 sekund jasność wzrosła sto razy. Takie zachowanie jest typowe dla czarnych dziur, na które spada trochę materii z przestrzeni międzygwiazdowej. Jasność zmienia się tak szybko, ponieważ sam obiekt jest stosunkowo mały jak na swoja masę (promień horyzontu czarnej dziury o takiej masie wynosi zaledwie 10 promieni Słońca!). 

6 lutego 2002