Seit den 1970er Jahren haben Astronomen angenommen, dass im Zentrum unserer Galaxie, etwa 26.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, ein supermassives Schwarzes Loch (SMBH) existiert, das als Schütze A * bekannt ist. Mit einem geschätzten Durchmesser von 44 Millionen km und einem Gewicht von ungefähr 4 Millionen Sonnenmassen hat dieses Schwarze Loch vermutlich einen tiefgreifenden Einfluss auf die Entstehung und Entwicklung unserer Galaxie.
Und doch konnten Wissenschaftler es nie direkt sehen und seine Existenz wurde nur aus der Wirkung auf die Sterne und das Material, das es umgibt, abgeleitet. Neue Beobachtungen der GRAVITY-Kollaboration ** haben es jedoch geschafft, die bislang detailliertesten Beobachtungen der Materie um Schütze A * zu liefern. Dies ist der bisher stärkste Beweis dafür, dass im Zentrum der Milchstraße ein Schwarzes Loch existiert.
Die Studie, die ihre Ergebnisse beschreibt - „Erkennung von Orbitalbewegungen in der Nähe der letzten stabilen Kreisbahn des massiven Schwarzen Lochs SgrA *“, die kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Astronomie und Astrophysik - wurde von Reinhard Genzel vom Max-Planck-Institut für außerirdische Physik (MPE) geleitet und umfasste die verschiedenen Wissenschaftler, aus denen sich die GRAVITY-Zusammenarbeit zusammensetzt.
Die GRAVITY-Zusammenarbeit (die sich aus Wissenschaftlern mehrerer europäischer Forschungsinstitute und Universitäten zusammensetzt) wird aufgrund ihrer Verbindung mit dem GRAVITY-Instrument, das Teil des Very Large Telescope Interferometer (VLTI) der ESO ist, so genannt. Dieses Instrument kombiniert das Licht der vier Einheitenteleskope des VLT zu einem virtuellen Teleskop mit einem Durchmesser von 130 m (426,5 ft).
In den letzten zwei Jahren hat dieses Team dieses Instrument verwendet, um das galaktische Zentrum und Sgr A * zu beobachten, um die Auswirkungen auf die Umgebung zu beobachten. Der Zweck dieser Beobachtungen war es, die Vorhersagen von Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie zu testen und mehr über SMBHs zu erfahren, indem der nächstgelegene verfügbare Kandidat untersucht wird.
Ein weiterer Zweck war die Suche nach den Umlaufbewegungen von Infrarotstrahlungsfackeln (auch als „Hot Spots“ bezeichnet) in der Sag A * -Akkretionsscheibe (dem Gasgürtel, der das Schwarze Loch umkreist). Die Fackeln treten auf, wenn dieses Gas, das auf relativistische Geschwindigkeiten beschleunigt wird, so nah wie möglich an den Ereignishorizont des Schwarzen Lochs - die so genannte innerste stabile Kreisbahn (ISCO) - gezogen wird, ohne verbraucht zu werden.
Mit dem GRAVITY-Instrument am VLTI beobachtete das Team Fackeln vom Gürtel, die in einer kreisförmigen Umlaufbahn um Sag A * auf 30% der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wurden. Dies war nicht nur das erste Mal, dass Material in der Nähe des Punktes ohne Wiederkehr eines Schwarzen Lochs umkreist wurde, sondern es war auch die bislang detaillierteste Beobachtung von Material, das so nahe an einem Schwarzen Loch umkreist.
Oliver Pfuhl, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für außerirdische Physik und Mitautor des Papiers, sagte kürzlich in einer Pressemitteilung der ESO:
“Es ist umwerfend zu sehen, wie Material mit 30% der Lichtgeschwindigkeit ein massives Schwarzes Loch umkreist. Die enorme Sensibilität von GRAVITY hat es uns ermöglicht, die Akkretionsprozesse in Echtzeit in beispiellosen Details zu beobachten.“
Die Beobachtungen, die sie machten, bestätigten auch die Theorie, dass Sag A * tatsächlich ein supermassives Schwarzes Loch ist - auch bekannt als das „massive Paradigma des Schwarzen Lochs“. Wie Genzel erklärte, ist diese Leistung etwas, worauf sich Wissenschaftler seit Jahrzehnten freuen. "Dies war immer eines unserer Traumprojekte, aber wir wagten nicht zu hoffen, dass es so bald möglich wird", sagte er.
Interessanterweise ist dies nicht das erste Mal, dass die GRAVITY-Zusammenarbeit den VLTI verwendet, um das Zentrum unserer Galaxie zu beobachten. Anfang dieses Jahres verwendete das Team GRAVITY und den Spektrographen für integrale Feldbeobachtungen im Nahinfrarot (SINFONI), um die Bewegungen eines Sterns zu messen, während er mit Sag A * einen Vorbeiflug durchführte.
Als der Stern (S2) nahe am extremen Gravitationsfeld von Schütze A * vorbeikam, maß das Team die Position und Geschwindigkeit des Sterns und verglich diese mit früheren Messungen. Nachdem sie sie mit verschiedenen Gravitationstheorien verglichen hatten, konnten sie bestätigen, dass das Verhalten des Sterns mit den Vorhersagen von Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie übereinstimmte.
Dies war eine große Leistung, da es das erste Mal war, dass die Allgemeine Relativitätstheorie in einem solch extremen Umfeld bestätigt wurde. Wie Pfuhl erklärte:
“Wir haben S2 genau beobachtet und natürlich immer ein Auge auf Schütze A *. Während unserer Beobachtungen hatten wir das Glück, drei helle Fackeln um das Schwarze Loch herum zu bemerken - es war ein glücklicher Zufall!“
Letztendlich wurden diese bahnbrechenden Beobachtungen durch eine Kombination aus internationaler Zusammenarbeit und modernsten Instrumenten ermöglicht. In Zukunft werden fortschrittlichere Instrumente - und verbesserte Methoden des Datenaustauschs - sicherlich noch mehr Geheimnisse des Universums aufdecken und Wissenschaftlern helfen, zu verstehen, wie es dazu kam.
Schauen Sie sich auch diesen ESOcast an, der über diese jüngste Entdeckung mit freundlicher Genehmigung der ESO spricht:
** Die GRAVITY-Zusammenarbeit besteht aus Mitgliedern des Max-Planck-Instituts für außerirdische Physik, des LESIA-Observatoriums in Paris, des Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS), des Max-Planck-Instituts für Astronomie und des Centro de Astrofísica e Gravitação (CENTRA). , das European Southern Observatory (ESO) und mehrere europäische Universitäten.
