Supermasivní černá díra (SMBH) pravděpodobně sídlí ve středu Mléčné dráhy a v centrech dalších podobných galaxií. Nikdy to však nebylo vidět. Byl objeven pozorováním shluku hvězd poblíž galaktického středu, nazývaného hvězdy S.
Pohyby hvězd S naznačovaly přítomnost masivního objektu v centru Mléčné dráhy a vědecká komunita se většinou shodla, že to musí být SMBH. Jmenuje se Střelec A* .
Někteří vědci si ale kladou otázku, zda se skutečně jedná o černou díru. A jedna z hvězd S by mohla odpovědět na tuto otázku a několik dalších o černých dírách.
Vědci sledují a studují hvězdy S již více než 20 let. Shromáždili přesná astrometrická data pro skupinu hvězd a měření pozic a pohybů hvězd kolem galaktického středu ukázala, že se tam nachází masivní objekt. Jedna konkrétní hvězda ve skupině – pojmenovaná S2 (nebo S0-2) – by mohla astronomům pomoci jasněji určit povahu tohoto masivního objektu.
Nový výzkumný dopis se podrobně zabývá chováním S2 a pokládá potenciálně nepříjemnou otázku. Studie má název „Co se skrývá v centru Mléčné dráhy? Postřehy z precese hvězdné oběžné dráhy S2.“ Je k dispozici na předtištěné stránce arxiv.org. Prvním autorem je C. R. Argüelles z Fac. De Ciencias Astron. a geofyzika, Národní univerzita La Plata, Paseo del Bosque.
Otázka, co je v centru Mléčné dráhy, byla z velké části vyřešena. The 2020 Nobelova cena za fyziku byla udělena třem vědcům. Dva z nich, Andrea Ghez a Reinhard Genzel, jej získali za výzkum objektu v centru galaxie. Tisková zpráva organizace pro udělování Nobelových cen uvádí: „Reinhard Genzel a Andrea Ghez objevili, že neviditelný a extrémně těžký objekt řídí oběžné dráhy hvězd ve středu naší galaxie. Supermasivní černá díra je jediným v současnosti známým vysvětlením.
Umělcův dojem z drah tří hvězd velmi blízko supermasivní černé díry ve středu Mléčné dráhy. Kredit: ESO/M. Parsa/L. Calçada
Teď je tu určitá nejistota.
Je možné, že hmotný objekt ve středu naší galaxie je ve skutečnosti temná hmota. V tomto případě fermionická temná hmota. Podle autorů „Nedávno bylo prokázáno, že jak klasická Schwarzschildova černá díra (BH), tak hustá koncentrace samogravitující fermionické temné hmoty (DM) umístěná v centru Galaxie, mohou vysvětlit přesná astrometrická data ( polohy a radiální rychlosti) hvězd S obíhajících kolem Sgr A*.
V této otázce hraje roli další vesmírný herec. Není to hvězda, ale oblak plynu s názvem G2. V roce 2014 prošel G2 blízko centra Mléčné dráhy. Astronomové se domnívají, že se to stalo do 36 světelných hodin od Sgr A*. Před jeho největším přiblížením astronomové simulovali, jak by setkání mohlo vypadat. Mysleli si, že černá díra odtrhne plyn z mraku, což vedlo k výraznému zjasnění od Sgr A*, když narůstá hmotu z G2. Ale nikdy se to nestalo.
Tato simulace plynového mračna procházejícího blízko supermasivní černé díry ve středu galaxie ukazuje situaci v polovině roku 2013. Pozorování dalekohledem ESO Very Large Telescope potvrzují, že mračno je nyní tak roztažené, že jeho přední část minula nejbližší bod a pohybuje se od černé díry rychlostí více než 10 milionů km/h, zatímco ohon k němu stále klesá. . Obrazový kredit: ESO/S. Gillessen/MPE/Marc Schartmann
Proč se nekonal žádný ohňostroj, když G2 prošla tak blízko Sgr A*? Jak se ukázalo, G2 může nebyl oblak plynu . Místo toho se G2 skládá ze dvou složek: studeného oblaku plynu o nízké hmotnosti a prašného hvězdného objektu. Blízký průchod G2 Sgr A* tedy nakonec nevrhl mnoho světla na povahu objektu v galaktickém centru.
Zpět na S2.
Jak autoři nastiňují, existují dva konkurenční modely, které mohou vysvětlit povahu masivního objektu. A liší se v jednom důležitém ohledu. „Zatímco scénář Schwarzschild BH předpovídá jedinečnou progresivní precesi pro S2, ve scénáři DM může být buď retrográdní, nebo prográdní…“ píší. Zda je precese S2 buď prográdní nebo retrográdní, závisí na množství hmoty DM uvnitř oběžné dráhy S2.
Autoři poukazují na to, že i přes všechna pozorování hvězdy S2 a všechna veřejně dostupná data nejsou výzkumníci stále schopni určit, který z modelů je správný. Ale je tu příležitost pozorovat blížící se S2, která by měla určit, zda je centrum Mléčné dráhy obýváno černou dírou nebo temnou hmotou. „... nadcházející astrometrie S2 blízko dalšího průchodu apocentrem by mohla potenciálně zjistit, zda je Sgr A* řízen klasickým BH nebo kvantovým DM systémem,“ píší.
Většina hmoty ve vesmíru je temná hmota, nikoli baryonická hmota. Měli bychom tedy zaznamenat překvapení, když některé z nejhmotnějších objektů v okolí mohou být vyrobeny spíše z temné hmoty než z běžné hmoty? Rozhodně. Protože potvrdit, že Sgr A* není černá díra, ale masa temné hmoty, by byl obrovský problém.
Ale budeme muset počkat a uvidíme. S2 má oběžnou dobu 16 let a poslední nejbližší přiblížení k Sgr A* bylo v roce 2018. Další nejlepší příležitost k pozorování S2 při průletu kolem Sgr A* je v roce 2034.
Více:
- Výzkumný dopis: Co leží v centru Mléčné dráhy? Postřehy z precese hvězdné oběžné dráhy S2
- Výzkumný papír: MŮŽE FERMIONICKÁ TMAVÁ HMOTA NAPODOBIT SUPERMASIVNÍ ČERNÉ DÍRY?
- Vesmír dnes: Vznikly supermasivní černé díry přímo z temné hmoty?
