Káosz van Galaxisunk centrumában - pontos mérés a központi fekete lyukról

Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) távcsöveivel minden korábbinál részletesebben figyelték meg a Tejútrendszer legbelső tartományait. A mérések alapján sikerült pontosabban meghatározni a központi égitest tömegét, pozícióját és a közelében keringő csillagok pályáját. Galaxisunk központi térsége sok olyan képződményt és jelenséget mutat, amelyeket ma még nem értünk teljesen, az viszont már kétségtelen, hogy egy szupernagytömegű fekete lyuk van a centrumban.

Az elmúlt 16 évben az ESO zömében német szakcsillagászai elkészítették az eddigi legrészletesebb felmérést a Tejútrendszer központi vidékéről. Galaxisunk centrumában a feltételezések, illetve a megfigyelések alapján egy egzotikus, szupernagytömegű fekete lyuk található. A központi régió megfigyelése azonban a sok fényelnyelő gáz- és porfelhő miatt nehéz.

A központi fekete lyuk tömegére és térbeli helyzetére a körülötte keringő csillagok mozgása alapján lehet következtetni. Ennek vizsgálatára az infravörös tartomány az ideális, ezeken a hullámhosszakon lehet bizonyos mértékig "átlátni" a sűrű csillagközi felhőkön. A méréseket 1992-ben a 3,5 méter átmérőjű NTT műszerrel és a rajta üzemelő SHARP detektorral kezdték, majd 2002-től a 8,2 méteres VLT műszerekkel, valamint a rajtuk működő NACO és SINFONI detektorokkal, a légköri turbulenciákat csökkentő adaptív optikával folytatták.

A vizsgálat során 16 év alatt összesen 50 éjszakán végeztek megfigyeléseket. Ezalatt 28, a belső térségben keringő csillag mozgását vizsgálták. A nagyfelbontású mérések során 300 mikro-ívmásodperc pontossággal határozták meg helyzetüket, amely valódi távolságukban 10 ezer kilométert jelent. A korábbiaknál pontosabb megfigyelések során az S2 jelű csillagnál sikerült a központ körül egy teljes keringést is nyomon követni. Ilyen megfigyelés korábban a Tejútrendszer egyetlen csillagánál sem történt.

A felmérés során megállapították, hogy a térségben lévő legbelső égitestek pályái kaotikus helyzetűek: bár minden csillag a központi fekete lyuk körül kering, azt egymástól eltérő síkokban és eltérő irányokban teszik. Ugyanakkor a centrumtól nagyobb távolságban a vizsgált 28 csillag közül 6 egy korong alakú síkban mozog. A tanulmányozott térségben lévő tömeg 95%-a központi fekete lyukban koncentrálódik, amely 4 milliószor nehezebb a Napunknál. Sikerült pontosítani a Nap és a galaktikus centrum közötti távolságot is, amely a méréssorozat szerint 27 ezer fényév.

A fenti megfigyelések alapján nemcsak a korábbiaknál pontosabban becsülték meg a központi égitest tömegét, de a méréssorozat az eddigi legstabilabb bizonyítékát adta a szupernagytömegű fekete lyuk létezésének. Ugyanakkor sok megválaszolatlan kérdés is maradt a felmérés után. Nem tudni például, miért mutatkoznak meglepően fiatal csillagok is a belső tartományban. Fiatal koruk alapján nem valószínű, hogy nagy távolságból vándoroltak mai, belső helyzetükbe. Az pedig még valószínűtlenebb, hogy a fekete lyuk közelében, az ott uralkodó erős árapályhatás ellenére csillagközi felhők összesűrűsödésével születtek.

A Tejútrendszer központi vidéke az egyik VLT távcsővel a közeli infravörös tartományban (ESO, Gillessen)

A következő években az ESO négy VLT távcsövét egyetlen műszerré, egy úgynevezett interferométerré akarják összekapcsolni. Az így elérhető felbontás a jelenleginek 10 vagy akár 100-szorosára is növekedhet, aminek révén a fekete lyukhoz még közelebbi térségeket lehet majd tanulmányozni.

Kisfilm a Tejútrendszer központi vidékének megfigyeléséről