Under 1970-talet blev astronomen medveten om en massiv radiokälla i mitten av vår galax som de senare insåg var en Supermassive Black Hole (SMBH) - som sedan har fått namnet Skytten A *. Och i en nyligen genomförd undersökning utförd av NASA: s Chandra röntgenobservatorium, upptäckte astronomer bevis för hundratals eller till och med tusentals svarta hål belägna i samma närhet av Vintergatan.
Men som det visar sig har centrum av vår galax fler mysterier som bara väntar på att bli upptäckta. Till exempel upptäckte ett team av astronomer nyligen ett antal "mystery-objekt" som tycktes röra sig runt SMBH i Galactic Center. Med hjälp av 12 års data från W.M. Keck Observatory på Hawaii, astronomerna hittade föremål som såg ut som dammmoln men bete sig som stjärnor.
Forskningen genomfördes genom ett samarbete mellan Randy Campbell vid W.M. Keck-observatoriet, medlemmar i Galactic Center-gruppen vid UCLA (Anna Ciurlo, Mark Morris och Andrea Ghez) och Rainer Schoedel från Instituto de Astrofisica de Andalucia (CSIC) i Granada, Spanien. Resultaten av denna studie presenterades vid 232: e American Astronomical Society Meeting under en presskonferens med titeln "The Milky Way & Active Galactic Nuclei".
Som Ciurlo förklarade i en nyligen W.M. Keck pressmeddelande:
”Dessa kompakta dammiga stjärnobjekt rör sig extremt snabbt och nära vår Galaxys supermassiva svarta hål. Det är fascinerande att se dem flytta från år till år. Hur kom de dit? Och vad blir de? De måste ha en intressant historia att berätta. ”
Forskarna gjorde sin upptäckt med hjälp av 12 års spektroskopiska mätningar erhållna av Keck Observatory's OH-Suppressing Infrared Imaging Spectrograph (OSIRIS). Dessa föremål - som designades som G3, G4 och G5 - hittades under undersökningen av gasdynamiken i centrum av vår galax, och skilde sig från bakgrundsutsläpp på grund av deras rörelser.
"Vi började detta projekt med tanke på att om vi tittade noga på den komplicerade strukturen för gas och damm nära det supermassiva svarta hålet, kanske vi upptäcker några subtila förändringar i form och hastighet," förklarade Randy Campbell. "Det var ganska förvånande att upptäcka flera objekt som har mycket distinkta rörelser och egenskaper som placerar dem i G-objektklassen, eller dammiga stjärnobjekt."
Astronomer upptäckte först G-objekt i närheten av Skytten A * för mer än ett decennium sedan - G1 upptäcktes 2004 och G2 2012. Ursprungligen ansågs båda vara gasmoln tills de gjorde sin närmaste inställning till det supermassiva svarta hålet och överlevde . Vanligtvis skulle SMBH: s gravitationskraft riva gasmoln från varandra, men detta hände inte med G1 och G2.
Eftersom dessa nyupptäckta infraröda källor (G3, G4 och G5) delade de fysiska egenskaperna hos G1 och G2, drog teamet slutsatsen att de potentiellt kunde vara G-objekt. Det som gör G-objekt ovanliga är deras ”puffiness”, där de verkar vara täckta i ett lager av damm och gas som gör dem svåra att upptäcka. Till skillnad från andra stjärnor ser astronomer bara ett glödande kuvert av damm när de tittar på G-objekt.
För att se dessa föremål tydligt genom deras dolda hölje av damm och gas, utvecklade Campbell ett verktyg som kallas OSIRIS-Volym Display (OsrsVol). Som Campbell beskrev det:
”OsrsVol tillät oss att isolera dessa G-objekt från bakgrundsutsläppet och analysera spektraldata i tre dimensioner: två rumsliga dimensioner och våglängdsdimensionen som ger hastighetsinformation. När vi först kunde skilja objekten i en 3D-kub, kunde vi sedan spåra deras rörelse över tid i förhållande till det svarta hålet. ”
UCLAs astronomiprofessor Mark Morris, en medprinciputredare och medmedlem i UCLAs Galactic Center Orbits Initiative (GCOI), deltog också i studien. Som han antydde:
”Om det var gasmoln, hade G1 och G2 inte kunnat förbli intakta. Vår syn på G-föremålen är att de är uppblåsta stjärnor - stjärnor som har blivit så stora att tidvattenkrafterna som utövas av det centrala svarta hålet kan dra materia från deras stämma atmosfärer när stjärnorna kommer tillräckligt nära, men har en stjärna kärna med tillräckligt med massa för att förbli intakt. Frågan är då, varför är de så stora?
Efter att ha undersökt föremålen märkte teamet att det fanns mycket energi från dem, mer än vad som väntades från typiska stjärnor. Som ett resultat teoretiserade de att dessa G-objekt är resultatet av stellar sammanslagningar, som inträffar när två stjärnor som kretsar runt varandra (aka binärer) kraschar in i varandra. Detta skulle ha orsakats av det långvariga gravitationspåverkan från SMBH.
Det resulterande enskilda objektet skulle distribueras (dvs svälla upp) under miljoner år innan det slutligen slog sig ner och verkade som en normalstjärna. De kombinerade föremål som härrörde från dessa våldsamma sammanslagningar kunde förklara var överskottsenergin kom från och varför de uppför sig som stjärnor gör. Som Andrea Ghez, grundaren och direktören för GCOI, förklarade:
”Det här är vad jag tycker är mest spännande. Om dessa objekt verkligen är binära stjärnsystem som har drivits att smälta samman genom deras interaktion med det centrala supermassiva svarta hålet, kan detta ge oss inblick i en process som kan vara ansvarig för de nyligen upptäckta sammanslagningarna av svartmassor i svartmassa som har upptäckts genom gravitationsvågor. ”
Med tanke på framtiden planerar teamet att fortsätta följa storleken och formen på G-objektens banor i hopp om att bestämma hur de bildades. De kommer att vara särskilt uppmärksamma när dessa stjärnobjekt tar sin närmaste inställning till Skytten A *, eftersom detta kommer att göra det möjligt för dem att ytterligare observera deras beteende och se om de förblir intakt (som G1 och G2 gjorde).
Detta kommer att ta några decennier, med G3 som tar sitt närmaste pass på 20 år och G4 och G5 tar decennier längre. Under tiden hoppas teamet att lära sig mer om dessa ”puffiga” stjärnliknande objekt genom att följa deras dynamiska utveckling med hjälp av Kecks OSIRIS-instrument. Som Ciurlo uttalade:
”Att förstå G-objekt kan lära oss mycket om Galactic Center fascinerande och fortfarande mystiska miljö. Det är så många saker som händer att varje lokaliserad process kan hjälpa till att förklara hur denna extrema, exotiska miljö fungerar. ”
Och se till att kolla in den här videon av presentationen, som äger rum från 18:30 till 30:20:
