Zalążki czarnych dziur w centrum Drogi Mlecznej

Może właśnie tak wygląda nowo odkryta wielka gromada gwiazd. Przypuszcza się, że supermasywne czarne dziury powstają we wnętrzach takich obiektów. Źródło: Keio University.

Wiele galaktyk ma w swych centrach ogromne ilości gazu molekularnego, zgrupowane w niewielkim obszarze wokół galaktycznego jądra. To tam rodzą się nowe gwiazdy. Stąd też pochodzi "aktywność" galaktyk. Dlatego centra galaktyczne, w tym środek Drogi Mlecznej, są przedmiotem szerokiego zainteresowania współczesnej astronomii.

Niedawno naukowcy zaobserwowali linie emisyjne molekuł tlenku węgla na fali 0.87mm w niewielkim obszarze nieba o rozpiętości kilku stopni, w kierunku na centrum naszej Galaktyki. Do obserwacji wykorzystano dziesięciometrowy teleskop ASTE na Pustyni Atacama w Chile (4 800 metrów nad poziomem morza). Obserwacje wykonano w latach 2005 - 2010. Naukowcy porównali te pomiary z danymi dla tego samego obszaru na długości fali 2.6 mm, zebranymi przez 45 - metrowy radioteleskop NRO (Nobeyama Radio Observatory, Japonia). Gdy mamy wartości natężeń linii emisyjnych na różnych długościach fali obserwowanego tlenku węgla, możliwe jest oszacowanie temperatury oraz gęstości chmury gazu jaka te linie emituje. W tensposób powstała szczegółowa mapa ciepłego i gęstego molekularnego gazu (o temperaturze rzędu 50 K i gęstości nie mniejszej niż 10 000 molekuł na centymetr sześcienny) znajdującego się w centrum Drogi Mlecznej.

Okazuje się, że gęsty, gorący gaz zgrupował się w czterech obłokach, z czego jednym jest radioźrodło Sagittarius A*.Obszary te poruszają się z dużymi prędkościami - rzędu 100 km/s.Sagittarius A* to jądro Drogi Mlecznej.To tam miałaby znajdywać się czarna dziura o masie czterech milionów mas Słońca.Być może obłok gęstego i gorącego gazu ma tam kształt dysku - o promieniu ok. 25 lat świetlnych i krąży wokół supermasywnej czarnej dziury. Jednak poruszają się także trzy pozostałe odkryte obszaru gazu i nie jest to ruch rotacyjny. Może to oznaczać, że struktury te powstały w wyniku wybuchów supernowych. Ich wiek datuje się na około 60 tysięcy lat. Oszacowano, że w jednej z chmur, aby do dziś miała tak wielka energię, musiało dojść w przeszłości do co najmniej 200 wybuchów supernowych.

Wybuch supernowej to wielka, kosmiczna eksplozja, mająca miejsce pod koniec życia gwiazdy o masie większej niż około dziesięć mas Słońca.Tak częste wybuchy supernowych świadczą o tym, że w obłokach gęstego gazu musi znajdywać się wiele młodych, masywnych gwiazd. Innymi słowy, są one wielkimi "gromadami gwiazd" o łącznej masie nie mniejszej niż 100 000 mas Słońca.

Dlaczego dotąd ich nie wykryliśmy ? Układ Słoneczny znajduje się na skraju Naszej Galaktyki, około 30 000 lat świetnych od jej centrum.Na naszej linii widzenia leży mnóstwo gazu i pyłu. Dlatego tak trudno jest obserwować ten obszar. Dodatkowo przeszkadzają w tym liczne leżące na tej drodze gwiazdy dysku oraz centralnego zgrubienia Drogi Mlecznej. Zatem, niezależnie o swej wielkości, gromada gwiazd leżąca w centrum Galaktyki jest po prostu trudna do rozpoznania.

Wielkie gromady gwiezdowe leżące w centrum Drogi Mlecznej odgrywać mogą istotną rolę w formowaniu i wzroście jądra galaktycznego. Gdy gęstość gwiazd w takim jądrze wzrasta, łączą się one w końcu ze sobą. W ten sposób mogą powstawaćczarne dziury o masach rzędu setek mas Słońca. Ostatecznie mogą one znów łączyćsię ze sobą, formując tzw. supermasywną czarną dziurę, jaka znajduje się w centrach większości galaktyk. Tak właśnie mogło zdarzyć się w przypadku obiektu Sagittarius A* w Drodze Mlecznej. Być może więc czarne dziury o masachpośrednich (IMBH) są zalążkami, z których tworzą się później supermaswne czarne dziury  (SMBH). Aby ta teoria zyskała potwierdzenie, niezbędne będą jednak dalsze obserwacje.


Artykuł na ten temat opublikowano w czasopiśmie naukowym Astrophysical Journal Supplement Series:

Tomoharu Oka, Yui Onodera, Makoto Nagai, Kunihiko Tanaka, Shinji Matsumura, Kazuhisa Kamegai. ASTE COJ= 3-2 SURVEY OF THE GALACTIC CENTER. The Astrophysical Journal Supplement Series, 2012; 201 (2): 14 DOI: 10.1088/0067-0049/201/2/14

Liczba odsłon: 896