은하수 중심에 또 다른 무언가가 숨겨져 있을까요?

رسم توضيحي للثقب الأسود القوس A * في وسط مجرة ​​درب التبانة. الائتمان: مرصد الجوزاء الدولي / NOIRLab / NSF / AURA / J. دا سيلفا / (Spaceengine) ، شكر وتقدير: M. Zamani (NSF’s NOIRLab)

قال راينهارد جينزل ، مدير معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج كوكب الأرض والمشترك في الحصول على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2020: “نحن ممتنون جدًا لمرصد الجوزاء ، الذي أعطتنا أداة GNIRS الخاصة به المعلومات الهامة التي نحتاجها”. “يُظهر هذا البحث التعاون العالمي في أفضل حالاته.”

يحتوي مركز المجرة التابع لمجرة درب التبانة ، الذي يقع على بعد حوالي 27000 سنة ضوئية من الشمس ، على مصدر الراديو المضغوط Sgr A * الذي حدده علماء الفلك على أنه ثقب أسود فائق الكتلة يبلغ 4.3 مليون مرة كتلة الشمس. على الرغم من عقود من الملاحظات المضنية – وتم منح جائزة نوبل لاكتشاف هوية Sgr A *^[3] – 이 질량의 대부분이 초거대질량 블랙홀에만 속하고 별과 같이 더 작은 질량을 가진 물질은 포함하지 않는다는 것을 확실히 증명하기는 어려웠습니다. 블랙홀또는 성간 먼지와 가스, 또는 암흑 물질.

2021년 3월과 7월 사이에 ESO의 VLTI(Very Large Telescope Interferometer)에서 GRAVITY 기기로 획득한 주석이 달린 이 이미지는 은하수 중심부에 있는 초대질량 블랙홀인 궁수자리 A* 근처를 공전하는 별을 보여줍니다. S29라고 불리는 이 별 중 하나는 태양과 지구 거리의 90배인 130억 km의 거리에서 가장 가까운 블랙홀에 접근하면서 관찰되었습니다. S300이라고 불리는 또 다른 별은 ESO가 보고한 새로운 VLTI 관측에서 처음 발견되었습니다.
NSF의 NOIRLab과 ESO의 VLT의 프로그램인 Gemini International Observatory의 Gemini North를 사용하여 천문학자들은 이 별 S29와 S55(또한 별 S2와 S38)의 위치와 속도를 그 어느 때보다 더 정확하게 측정했고 그것들이 움직이는 것을 발견했습니다. 은하수 중심의 질량이 거의 전적으로 블랙홀 궁수자리 A*에 기인한다는 것을 보여주는 방식으로, 다른 것이 들어갈 공간은 거의 없습니다. 크레딧: ESO/GRAVITY 협업

“2020년 노벨 물리학상이 수여되어 A*가 실제로 블랙홀임을 확인했고, 이제 우리는 앞으로 나아가고 싶습니다. 우리은하의 중심에 다른 것이 숨겨져 있는지, 그리고 일반 이 연구에 참여한 천문학자 중 한 명인 스테판 겔젠(Stefan Gelsen)은 “이 질문에 답하는 가장 직접적인 방법은 A* 근처를 지나가는 별의 궤도를 밀접하게 따라가는 것”이라고 상대성 이론이 참으로 올바른 이론이라고 설명했습니다.

아인슈타인의 일반 상대성 이론은 작고 초질량인 물체 주위의 별들의 궤도가 고전 뉴턴 물리학에서 예측한 궤도와 약간 다를 것이라고 예측합니다. 특히 일반 상대성 이론은 별의 궤도가 우아한 로제트를 그려낼 것이라고 예측합니다. 프로액티브 슈바르츠실트. 이 장미를 추적하는 별을 실제로 보기 위해 팀은 Sgr A* 바로 근처에서 S2, S29, S38 및 S55라고 불리는 네 개의 별의 위치와 속도를 추적했습니다. 이 별들이 얼마나 멀리 갔는지에 대한 팀의 관찰은 Sgr A* 내의 질량 분포를 추론할 수 있게 해주었습니다. 그들은 S2의 궤도 내에서 확장되는 모든 질량이 초거대질량 블랙홀 질량의 최대 0.1%에 기여한다는 것을 발견했습니다.

애니메이션 시퀀스[{” attribute=””>ESO’s Very Large Telescope Interferometer (VLTI) images of stars around the Milky Way’s central black hole. This animation shows the orbits of the stars S29 and S55 as they move close to Sagittarius A* (center), the supermassive black hole at the heart of the Milky Way. As we follow the stars along in their orbits, we see real images of the region obtained with the GRAVITY instrument on the VLTI in March, May, June and July 2021. In addition to S29 and S55, the images also show two fainter stars, S62 and S300. S300 was detected for the first time in new VLTI observations reported by ESO.

Measuring the minute variations in the orbits of distant stars around our galaxy’s supermassive black hole is incredibly challenging. To make further discoveries, astronomers will have to push the boundaries not only of science but also of engineering. Upcoming extremely large telescopes (ELTs) such as the Giant Magellan Telescope and the Thirty Meter Telescope (both part of the US-ELT Program) will allow astronomers to measure even fainter stars with even greater precision.

“We will improve our sensitivity even further in future, allowing us to track even fainter objects,” concluded Gillessen. “We hope to detect more than we see now, giving us a unique and unambiguous way to measure the rotation of the black hole.”

유럽남방천문대(European Southern Observatory)의 초대형 망원경(2019년 마지막 관측)으로 관측한 별을 보려면 은하수 중심부를 확대하십시오. 더 확대하면 블랙홀에 더 가까운 별이 나타나며 2021년 중반 ESO의 초대형 망원경 간섭계에서 GRAVITY 기기를 사용하여 관찰되었습니다.

국립과학재단(National Science Foundation)의 쌍둥이자리 프로그램 책임자인 마틴 스틸(Martin Steele)은 “쌍둥이 관측소는 우리 은하의 본질과 그 중심에 있는 초대질량 블랙홀에 대한 새로운 통찰력을 계속 제공하고 있다”고 말했다. “광범위한 사용을 위해 향후 10년간 기기의 추가 개발은 우리 주변의 우주를 특성화하는 데 있어 NOIRLab의 리더십을 유지할 것입니다.”

이 연구에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. 은하수의 초거대질량 블랙홀 주변에서 별이 경주하는 것을 지켜보십시오..

메모

1. 궁수자리 A*는 ‘궁수자리 별’로 발음합니다.
2. ESO의 VLT는 VLTI를 형성하기 위해 간섭계로 알려진 기술을 사용하여 거울 네트워크와 지하 터널을 통해 빛을 수집할 수 있는 직경 8.2미터의 단일 사이트 망원경 4개로 구성됩니다. GRAVITY는 이 기술을 사용하여 고도로 밤하늘 물체의 위치를 ​​측정합니다.[{” attribute=””>accuracy — equivalent to picking out a quarter-dollar coin on the surface of the Moon.
3. The 2020 Nobel Prize in Physics was awarded in part to Reinhard Genzel and Andrea Ghez “for the discovery of a supermassive compact object at the center of our galaxy.”

This research is presented in the paper “The mass distribution in the Galactic Centre from interferometric astrometry of multiple stellar orbits” which is published in Astronomy & Astrophysics. A companion paper “Deep Images of the Galactic Center with GRAVITY” has also been published in Astronomy & Astrophysics.

References:

“Mass distribution in the Galactic Center based on interferometric astrometry of multiple stellar orbits” by GRAVITY Collaboration: R. Abuter, N. Aimar, A. Amorim, J. Ball, M. Bauböck, J. P. Berger, H. Bonnet, G. Bourdarot, W. Brandner, V. Cardoso, Y. Clénet, Y. Dallilar, R. Davies, P. T. de Zeeuw, J. Dexter, A. Drescher, F. Eisenhauer, N. M. Förster Schreiber, A. Foschi, P. Garcia, F. Gao, E. Gendron, R. Genzel, S. Gillessen, M. Habibi, X. Haubois, G. Heißel,??, T. Henning, S. Hippler, M. Horrobin, L. Jochum, L. Jocou, A. Kaufer, P. Kervella, S. Lacour, V. Lapeyrère, J.-B. Le Bouquin, P. Léna, D. Lutz, T. Ott, T. Paumard, K. Perraut, G. Perrin, O. Pfuhl, S. Rabien, J. Shangguan, T. Shimizu, S. Scheithauer, J. Stadler, A.W. Stephens, O. Straub, C. Straubmeier, E. Sturm, L. J. Tacconi, K. R. W. Tristram, F. Vincent, S. von Fellenberg, F. Widmann, E. Wieprecht, E. Wiezorrek, J. Woillez, S. Yazici and A. Young, 19 January 2022, Astronomy & Astrophysics.
DOI: 10.1051/0004-6361/202142465

“Deep images of the Galactic center with GRAVITY” by GRAVITY Collaboration: R. Abuter, N. Aimar, A. Amorim, P. Arras, M. Bauböck, J. P. Berger, H. Bonnet, W. Brandner, G. Bourdarot, V. Cardoso, Y. Clénet, R. Davies, P. T. de Zeeuw, J. Dexter, Y. Dallilar, A. Drescher, F. Eisenhauer, T. Enßlin, N. M. Förster Schreiber, P. Garcia, F. Gao, E. Gendron, R. Genzel, S. Gillessen, M. Habibi, X. Haubois, G. Heißel, T. Henning, S. Hippler, M. Horrobin, A. Jiménez-Rosales, L. Jochum, L. Jocou, A. Kaufer, P. Kervella, S. Lacour, V. Lapeyrère, J.-B. Le Bouquin, P. Léna, D. Lutz, F. Mang, M. Nowak, T. Ott, T. Paumard, K. Perraut, G. Perrin, O. Pfuhl, S. Rabien, J. Shangguan, T. Shimizu, S. Scheithauer, J. Stadler, O. Straub, C. Straubmeier, E. Sturm, L. J. Tacconi, K. R. W. Tristram, F. Vincent, S. von Fellenberg, I. Waisberg, F. Widmann, E. Wieprecht, E. Wiezorrek, J. Woillez, S. Yazici, A. Young and G. Zins, 19 January 2022, Astronomy & Astrophysics.
DOI: 10.1051/0004-6361/202142459

More information

The team behind this result is composed of The GRAVITY Collaboration, R. Abuter (European Southern Observatory), A. Amorim (Universidade de Lisboa and CENTRA – Centro de Astrofísica e Gravitação), M. Bauböck (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics and University of Illinois), J. P. Berger (University Grenoble Alpes and European Southern Observatory), H. Bonnet (European Southern Observatory), G. Bourdarot (University Grenoble Alpes and Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), V. Cardoso (CENTRA – Centro de Astrofísica e Gravitação and CERN), Y. Clénet (LESIA, Observatoire de Paris), Y. Dallilar (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), R. Davies (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), P. T. de Zeeuw (Leiden University and Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), J. Dexter (University of Colorado, Boulder), A. Drescher (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), A. Eckart (University of Cologne and Max Planck Institute for Radio Astronomy), F. Eisenhauer (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), N. M. Förster Schreiber (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), P. Garcia (Universidade do Porto and CENTRA – Centro de Astrofísica e Gravitação), F. Gao (Universität Hamburg and Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), E. Gendron (LESIA, Observatoire de Paris), R. Genzel (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics and University of California, Berkeley), S. Gillessen (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), M. Habibi (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), X. Haubois (European Southern Observatory), G. Heißel (LESIA, Observatoire de Paris), T. Henning (Max Planck Institute for Astronomy), S. Hippler (Max Planck Institute for Astronomy), M. Horrobin (University of Cologne), L. Jochum (European Southern Observatory), L. Jocou (University Grenoble Alpes), A. Kaufer (European Southern Observatory), P. Kervella (LESIA, Observatoire de Paris), S. Lacour (LESIA, Observatoire de Paris), V. Lapeyrère (LESIA, Observatoire de Paris), J.-B. Le Bouquin (University Grenoble Alpes), P. Léna (LESIA, Observatoire de Paris), D. Lutz (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), T. Ott (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), T. Paumard (LESIA, Observatoire de Paris), K. Perraut (University Grenoble Alpes), G. Perrin (LESIA, Observatoire de Paris), O. Pfuhl (European Southern Observatory and Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), S. Rabien (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), G. Rodríguez-Coira (LESIA, Observatoire de Paris), J. Shangguan (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), T. Shimizu (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), S. Scheithauer (Max Planck Institute for Astronomy), J. Stadler (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), O. Straub (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), C. Straubmeier (University of Cologne), E. Sturm (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), L. J. Tacconi (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), K. R. W. Tristram (European Southern Observatory), F. Vincent (LESIA, Observatoire de Paris), S. von Fellenberg (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), F. Widmann (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), E. Wieprecht (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), E. Wiezorrek (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), J. Woillez (European Southern Observatory), S. Yazici (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics and the University of Cologne), and A. Young (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics).