Sagittarius A*

Sagittarius A*
Sagittarius A* a galaxis középpontjában (az Eseményhorizont Távcső felvétele)
Megfigyelési adatok
Csillagkép	Nyilas
Rektaszcenzió	17h 45m 40.045s
Deklináció	-29° 0′ 27.9″
Távolság	25 900 ± 1400 fé
Fizikai adatok
Sugár	6 745 330 305 km
Tömeg	4,4 × 106 M☉

A Chandra röntgenteleszkóp képe az Sgr A^*-ról

Sagittarius A* (ejtsd: „A” csillag, rövidítve Sgr A^*) egy nagyon fényes és kompakt rádióforrás a Tejútrendszer magjában, közel a Nyilas és a Skorpió csillagkép határához. Egy nóva maradványban helyezkedik el, a Sagittarius A-ban. Az Sgr A^* közelében valószínűleg egy nagyon nagy tömegű fekete lyuk található. Általánosan elfogadott nézet, hogy ilyen fekete lyukak találhatók sok – ha nem minden – spirál- és elliptikus galaxis magjában. Régóta feltételezték a csillagászok, hogy a Tejútrendszer magjában is léteznie kell egy nagy tömegű fekete lyuknak. Az Sgr A^* körül keringő S2 nevű csillag mozgásának megfigyeléséből származó adatok alapján feltételezhető volt, hogy az Sgr A^* ennek a fekete lyuknak a helye.

Megfigyelés és leírás

A csillagászok nem tudták az Sgr A^*-t az optikai tartományban megfigyelni a 25 magnitúdós extinkció miatt. Kutatók alkotta csoportok felvételeket készítettek az Sgr A^*-ról VLBI-t használva. A jelenlegi, 1,3 mm-es hullámhosszon végzett, legnagyobb felbontású mérés alapján a rádióforrás látszólagos átmérője 37 μas-ra tehető. A látszólagos átmérő alapján a valós átmérő 26 000 fényév távolsággal számolva 44 millió kilométerre adódik. Összehasonlításképpen, a Föld 150 millió kilométerre van a Naptól, a Merkúr perihéliumpontja pedig 46 millió kilométerre. Az Sgr A^* sajátmozgása körülbelül -2,70 mas rektaszcenzió és -5,6 mas deklináció évente.

Története

Az Sgr A^*-t 1974. február 13-15 között fedezte fel Bruce Balick és Robert Brown, a Green Bank Telescope (Amerikai Egyesült Államok, Nyugat-Virginia), 35 km-es rádió-interferométere segítségével.

2002. október 16-án a Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics nemzetközi csapata, élén Rainer Schödellel, közzétette az S2 jelű csillag tíz éven át tartó megfigyelésének eredményeit. A csapat elemzése szerint nincs esély arra, hogy az Sgr A^* helyén neutroncsillag vagy egy csoport nagyon halvány objektum legyen, ami tovább erősítette a feltételezést, hogy Sgr A^* közelében egy nagyon nagy tömegű fekete lyuknak kell lennie. Az S2-es csillagot NIR (Near Infra Red / közeli infravörös) interferometriával vizsgálták a K-sávban a mérsékelt csillagközi extinkció miatt. S2 és a környező csillagok gyors mozgása könnyen megkülönböztethető volt az ugyanabban az irányban levő, de az Sgr A^*-tól távolabb eső csillagok lomhább mozgásától, így ezeket a csillagokat kihagyhatták a megfigyelésekből.

Az Sgr A^* VLBI megfigyeléseiből és az S2 csillag képeiből látható volt az S2 mozgása a galaktikus középpont körül. Az adatokat felhasználva, a Kepler-törvények segítségével meghatározták a Sagittarius A^* tömegét, ami 2,6 ± 0,2 millió naptömegre adódott, amely egy 17 fényóra átmérőjű térrészben helyezkedik el. Későbbi megfigyelések a tömegét 4,1 millió naptömegre tették, ami nem több mint 6,25 fényórás térrészben foglal helyet.

2004 novemberében egy csillagászokból álló csapat bejelentette, hogy felfedeztek egy közepesen nagy tömegű fekete lyuk-jelöltet, aminek becsült tömege 1300 naptömeg. A GCIRS 13E elnevezéssel illetett objektum három fényévre kering az Sgr A^* körül. Ez bizonyíték lehet arra a hipotézisre, miszerint a nagyon nagy tömegű fekete lyukak úgy alakulnak ki, hogy a környező fekete lyukakat és csillagokat elnyelik.

Az Sgr A^* körül keringő csillagok mozgásának 16 éven át tartó tanulmányozása után Gillessen és munkatársai a nagyon nagy tömegű fekete lyuk tömegét 4,31 ± 0,38 millió naptömegre teszik. Ezt az eredményt 2008-ban jelentették be, és 2009-ben publikálták a The Astrophysical Journal tudományos folyóiratban. Reinhard Genzel, a kutatást végző csapat vezetője azt állítja, „ez a legjobb empirikus bizonyíték arra, hogy léteznek nagyon nagy tömegű fekete lyukak. A csillagok pályái egyértelműen arra engednek következtetni, hogy az Sgr A^*-nál koncentrálódó négymillió naptömeg minden kétséget kizáróan egy fekete lyuk”.

Az Eseményhorizont Távcsőrendszer segítségével és öt éves munkával 2022-ben először sikerült egy fényképet előállítani a Sgr A^* közepén található fekete lyukról. Az Európai Déli Obszervatórium a felvételt 2022. május 12-én tette közzé.

Központi fekete lyuk

Ha a Sagittarius A^* pontosan a fekete lyuk közepén helyezkedne el, akkor sokszorosára nagyítva kellene látnunk a gravitációs lencsehatás miatt. Az általános relativitáselmélet szerint minimum 5,2-szer nagyobbnak kellene látnunk, mint a fekete lyuk Schwarzschild-sugara, ezért egy négymillió naptömegű fekete lyuk esetében a minimális megfigyelt sugár nem kisebb, mint 52 μas. Ez sokkal nagyobb, mint a megfigyelt 32 μas, ami arra enged következtetni, hogy a rádióforrás helyzete nem pontosan a fekete lyuk közepén található, hanem közel az eseményhorizonthoz, valószínűleg az akkréciós korongban, vagy az abból távozó relativisztikus anyagsugárban.

A Sagittarius A^* tömegét két módszerrel becsülték meg:

• Két csoport, egy Németországban és egy az USA-ban Kepler törvényeit használva a körülötte keringő csillagok pályájából kiszámította az Sgr A^* tömegét. A német csapat 4,31 ± 0,38 millió naptömeget kapott eredményül, míg az amerikaiak becslése 4,1 ± 0,6 millió naptömeget jósolt. Mivel ez a tömeg 44 millió kilométer átmérőjű gömb belsejében koncentrálódik, a sűrűség tízszer nagyobbra adódott, mint amire a korábbi becslések számítottak.
• Több ezer csillag sajátmozgásának megmérésének eredményeit – amelyek hozzávetőleg egy parsec távolságon belül keringenek az Sgr A^*-tól – egy statisztikai módszerrel, valamint a Kepler-féle törvényekre alapozott becslés eredményeivel kombinálva, meghatározható a kérdéses térrészre jellemző tömegeloszlás, valamint a fekete lyuk tömege is. A fekete lyuk tömege összhangban volt a Kepler-féle számításokon alapulóéval, míg a tömegeloszlás 1,0 ± 0,5 millió naptömegre adódott, amit csillagok és csillagmaradványok tesznek ki.

A csillagászok biztosak abban, hogy az Sgr A^* a legjobb eddigi bizonyíték arra, hogy a saját galaxisunk is tartalmaz egy nagyon nagy tömegű fekete lyukat, mert:

1. Az S2 jelű csillag elliptikus pályán kering az Sgr A^* körül, aminek periódusa 15,2 év, periapszis pontja pedig nincs messzebb a központi objektumtól, mint 17 fényóra
2. Az S2 mozgásából kiszámítható a központi objektum tömege, ami 4,1 millió naptömegre adódik
3. Ez a tömeg egy 17 fényóránál lényegesen kisebb térrészben kell, hogy koncentrálódjon, mert különben az S2 ütközne vele, vagy az árapályerők szétszakítanák a csillagot
4. A megfigyelések alapján az objektum sugara 6,25 fényóra, ami körülbelül megegyezik az Uránusz pályájának sugarával
5. Az egyetlen olyan képződmény, ami ilyen kis helyen, 4,1 millió naptömegű, nem lehet más, mint egy fekete lyuk

Relatíve kis tömege miatt, valamint a rádió- és infravörös emissziós vonalak alacsony luminozitásából az következik, hogy a Tejút nem Seyfert-galaxis. Az, amit megfigyelnek, nem a fekete lyuk maga, de az észlelések csak akkor konzisztensek, ha feltételezzük, hogy a közelben egy fekete lyuk található. Egy ilyen fekete lyuk esetén a megfigyelt rádió- és infravörös sugárzás a fekete lyukba zuhanó anyag több millió fokra való felhevüléséből származik. Létezik más magyarázat is arra, hogy ezek a gázok miért emittálnak energiát, mint például sugárnyomás vagy más gázsugarakkal való kölcsönhatás következtében, de a legegyszerűbb magyarázat a gravitációs térrel való kölcsönhatás. A fekete lyuk Hawking-sugárzást bocsát ki magából, de ennek hőmérséklete elhanyagolható, mindössze 10⁻¹⁴ kelvin.

Sgr A^* körül keringő csillagok pályaelemei

Csillag	Név	a (″)	a (CsE)	e	P (év)	T0 (dátum)
S1	S0-1	0,412 ± 0,024	3300 ± 190	0,358 ± 0,036	94,1 ± 9,0	2002,6 ± 0,6
S2	S0-2	0,1226 ± 0,0025	980 ± 20	0,8760 ± 0,0072	15,24 ± 0,36	2002,315 ± 0,012
			919 ± 23	0,8670 ± 0,0046	14,53 ± 0,65	2002,308 ± 0,013
S8	S0-4	0,329 ± 0,018	2630 ± 140	0,927 ± 0,019	67,2 ± 5,5	1987,71 ± 0,81
S12	S0-19	0,286 ± 0,012	2290 ± 100	0,9020 ± 0,0047	54,4 ± 3,5	1995,628 ± 0,016
			1720 ± 110	0,833 ± 0,018	37,3 ± 3,8	1995,758 ± 0,050
S13	S0-20	0,219 ± 0,058	1750 ± 460	0,395 ± 0,032	36 ± 15	2006,1 ± 1,4
S14	S0-16	0,225 ± 0,022	1800 ± 180	0,9389 ± 0,0078	38 ± 5,7	2000,156 ± 0,052
			1680 ± 510	0,974 ± 0,016	36 ± 17	2000,201 ± 0,025

Források

• Extrém fényes felvillanást észleltek a Tejút közepén - fotó (Hozzáférés: 2016. április 8.)

Fordítás

Ez a szócikk részben vagy egészben a Sagittarius A* című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.