Zasługa Bardzo Dużego Teleskopu i interferometrii
Powyższe dokonania umożliwił Bardzo Duży Teleskop (VLT) znajdujący się na terenie Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) w Chile. To jedno z najbardziej zaawansowanych kosmicznych obserwatorium na świecie. VLT składa się w sumie z czterech głównych teleskopów, z których każdy charakteryzuje się średnicą wynoszącą 8,2 metra, a także czterech teleskopów pomocniczych o średnicach po 1,8 metra. Teleskopy te mogą wspólnie prowadzić obserwacje interferometryczne, tworząc VLTI (ang. Very Large Telescope Interferometer). Są one w stanie wykryć obiekty gwiezdne o jasności cztery miliardy razy mniejszej niż w przypadku obiektów widocznych gołym okiem.
Astronomowie od lat wykorzystują interferometrię, by łączyć moc wszystkich teleskopów VLT, ale jej najnowsza iteracja zapewniła 20-krotną poprawę ostrości i szczegółowości w porównaniu z obrazami uzyskanymi przez pojedyncze teleskopy. Bez niej wykonanie tak dokładnych zdjęć centrum Drogi Mlecznej nie byłoby możliwe.
„VLTI faje nam niesamowitą rozdzielczość przestrzenną, a dzięki nowym zdjęciom docieramy głębiej [w Drodze Mlecznej], niż kiedykolwiek wcześniej.”, powiedziała Julia Stadler z Max Planck Institute for Astrophysics w Garching w Niemczech. „Jesteśmy zdumieni ilością szczegółów i liczbą gwiazd, które te ujawniają wokół czarnej dziury.”
Gwiezdne otoczenie Sagittarius A*na zdjęciu a właściwości czarnej dziury
Jako że czarna dziura znajdująca się w centrum Drogi Mlecznej tak jak każda inna czarna dziura nie emituje światła, nie można jej bezpośrednio zaobserwować. Astronomowie mogą poznać jej właściwości, tylko i wyłącznie badając ruchy gwiazd znajdujących się w jej sąsiedztwie.
„Śledzenie gwiazd położonych na orbitach bliskich Sagittarius A* pozwala nam precyzyjnie badać pole grawitacyjne wokół najbliższej Ziemi supermasywnej czarnej dziury, testować ogólną teorię względności i określić właściwości czarnej dziury.”, wyjaśnia Reinhard Genzel, dyrektor Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics i laureat Narody Nobla w dziedzinie fizyki z 2020 roku za swoje wieloletnie badania nad Sagittarius A*.
Gwiazdy wokół Sagittarius A* w maju 2021 roku. | Źródło: ESO/GRAVITY
Pomiary przeprowadzone przez VLTI między marcem a lipcem 2021 roku wykazały, że Sagittarius A* ma masę 4,3 miliona Słońc i znajduje się w odległości 27 000 lat świetlnych od Ziemi. Po raz pierwszy właściwości te oszacowano z taką dokładnością.
Podczas kampanii obserwacyjnej astronomowie przyjrzeli się gwieździe S29, gwieździe zgodnie z obecnym stanem wiedzy najbliższej Sagittarius A*. Ta zbliża się do czarnej dziury na odległość zaledwie 13 miliardów kilometrów. Jest to odległość około 90 razy większa niż dystans dzielący Ziemię i Słońce, jednak wciąż bardzo mała. W związku z nią podczas przelotu przy czarnej dziurze gwiazda przemieszcza się z prędkością około 8740 kilometrów na sekundę. Jak wspomniałam, za sprawą najnowszych badań astronomowie odkryli też jednak zupełnie nową gwiazdę w sercu galaktyki. Nadano jej nazwę S300.
Omówione badania były częścią międzynarodowego projektu GRAVITY, w ramach którego opracowywane są nowe techniki analizowania obrazów centrum Drogi Mlecznej. Ma on na celu odwzorowanie otoczenia Sagittarius A* w najdrobniejszych szczegółach. Astronomowie mają nadzieję, że w przyszłości będą w stanie wykryć gwiazdy znacznie słabsze niż S29 i S300, zwłaszcza krążące jeszcze bliżej czarnej dziury. Orbity takich gwiazd mogą bowiem ujawnić informacje o tempie rotacji czarnej dziury i nie tylko.
Omówione nadzieje ma szansę spełnić Ekstremalnie Wielki Teleskop. Będzie to największe na świecie obserwatorium kosmiczne. Jego uruchomienie planowane jest na 2025 rok.
Źródło: ESO, fot. tyt. ESO/Digitized Sky Survey 2/Davide De Martin/ S. Guisard