U središtu Mliječnog puta nalazi se supermasivna crna rupa nazvana Sagittarius A*. Udaljen je otprilike 27 000 svjetlosnih godina od Zemlje i ima 23,5 miliona kilometara u promjeru.
Po prvi put u svijetu, tim astronoma predvođen Florianom Peißkerom sa Sveučilišta u Kölnu, Njemačka, otkrio je binarni zvjezdani sustav koji kruži oko ove crne rupe.
Sustav je poznat kao D9. Njegovo otkriće, najavljeno u novom radu objavljenom danas u časopisu Nature Communications, baca svjetlo na ekstremno okruženje u središtu naše galaksije Mliječni put.
Također pomaže objasniti dugotrajnu kozmičku misteriju o tome zašto neke zvijezde jure svemirom mnogo brže od drugih.
Šta je binarni zvjezdani sustav?
Dvojni zvjezdani sustav jednostavno su dvije zvijezde koje kruže jedna oko druge.
Naše Sunce nije dio binarnog sustava, što je dobra stvar: ne bismo željeli da još jedna zvijezda luta našim Sunčevim sustavom. To bi poremetilo orbitu Zemlje; pržili bismo ili zamrzavali.
Promatranja pokazuju da su oko dvije trećine zvijezda u Mliječnoj stazi pojedinačne zvijezde, a ostatak je dio binarnog ili višestrukog zvjezdanog sustava. Vjerovatnije je da će veće zvijezde biti uparene.
Dvojni zvjezdani sustavi korisni su astronomima jer njihovo kretanje sadrži mnoštvo informacija. Na primjer, brzina i udaljenost orbita govore nam o masi zvijezda.
Za jednu zvijezdu, nasuprot tome, obično izračunavamo njenu masu prema tome koliko je sjajna.
Tehnički izazovno otkriće
Iako su naučnici ranije predvidjeli da binarni zvjezdani sustavi postoje u blizini supermasivnih crnih rupa, nikada ih zapravo nisu otkrili.
Ovo nedavno otkriće bilo je tehnički prilično izazovno. Ne možemo jednostavno gledati u sustav i vidjeti dvije zvijezde, jer je predaleko.
Umjesto toga, astronomi su koristili vrlo veliki teleskop Evropskog južnog opservatorija za mjerenje pomicanja svjetla zvijezda – poznato kao Dopplerov efekt. Ovo je pokazalo da svjetlost zvjezdanog sustava ima karakteristično kolebanje, što ukazuje na orbitu.
Ali tim je učinio mnogo više od toga.
Budući da dvojne zvijezde sadrže mnoštvo informacija, astronomi bi mogli izračunati da je ovaj sustav star otprilike 2,7 miliona godina. Odnosno, prije 2,7 miliona godina te su se zvijezde prvi put zapalile.
Vjerovatno nisu rođeni u ekstremnom okruženju crne rupe, pa osim ako su tek nedavno zalutali u ovo susjedstvo, opstali su oko milijun godina u svom trenutnom okruženju.
To nam pak govori o sposobnosti crne rupe da ometa zvijezde u svojoj orbiti. Crne rupe su misteriozne zvijeri, ali tragovi poput ovog pomažu nam otkriti njihovu prirodu.
Kruženje oko crne rupe
Situacija koju su otkrili astronomi prilično je poznata.
Zamislite Mjesec: on kruži oko Zemlje, a Zemlja i Mjesec zajedno kruže oko Sunca. Budući da je gravitacija privlačna sila, ona može povući više nebeskih tijela u komplicirane orbite. Složenost ovog scenarija inspirirala je nedavnu knjigu i Netflixovu seriju, The Three Body Problem.
Ako su komplicirani, može li se cijela stvar raspasti? Raspored Mjesec-Zemlja-Sunce je stabilan jer su dva od tri tijela - Zemlja i Mjesec - mnogo bliže jedno drugom od drugog tijela, Sunca.
Mjesec i Zemlja su dovoljno blizu da je, što se Sunca tiče, to zapravo sustav dvaju tijela, koji je stabilan.
Ali ako sva tri tijela međusobno djeluju, sustav se može raspasti. Čak je moguće da dva tijela potpuno izbace treće tijelo.
Zvijezde neobične brzine
Ovaj mehanizam vjerovatno objašnjava kozmički misterij: zvijezde hiperbrzine.
Većina zvijezda na noćnom nebu nalazi se u tipičnoj, gotovo kružnoj orbiti oko središta naše galaksije. Orbitalne brzine su oko 200 kilometara u sekundi: vrlo brzo na Zemlji, ali ništa posebno u svemiru.
Međutim, od 2005. godine otkrili smo oko 20 hiperbrzinskih zvijezda koje jure našom galaksijom brzinom većom od 1000 kilometara u sekundi. Kako?
Naša najbolja trenutna ideja je da su zvijezde hiperbrzine nekoć bile dio binarnog sustava koji kruži oko naše supermasivne crne rupe. S vremenom su se zvijezde previše približile crnoj rupi, što je rezultiralo kompliciranom orbitom.
U zaokretu, s crnom rupom koja upravlja, jedna od zvijezda je izbačena. Pobjegla je u vanjski Mliječni put, gdje je vidimo kao zvijezdu hiperbrzosti.
Pronalaženje tvornice hiperbrzine
To je zanimljiva teorija.
Teorijski izračuni pokazuju da mehanizam radi i da su brzine otprilike ispravne. Promatranja pokazuju da se čini da mnoge od poznatih zvijezda hiperbrzine pucaju od galaktičkog središta, što je još jedan plus za teoriju. Ali kako bismo drugačije mogli testirati ovu ideju?
Očit način je tražiti binarne zvijezde oko naše supermasivne crne rupe.
Astronomi već desetljećima pomno motre naše galaktičko središte. Nije ga teško pronaći na noćnom nebu, kao što možete vidjeti na slici ispod.
Ovdje su dvije pouzdane metode za pronalaženje Strijelca A*. Prvo pronađite Antares (svijetlo i crveno), koji je središte leđa Škorpiona, a zatim slijedite tijelo škorpiona do vrha repa, a to je blizu crne rupe. Alternativno, nabavite aplikaciju Lako noćno nebo na svoj telefon; nevjerovatni su.
U kontekstu ovih teorija, ovo nedavno otkriće je vrlo važno. Astronomi su pronašli binarni zvjezdani sustav oko naše supermasivne crne rupe. Važan dio slagalice hiperbrzine dolazi na svoje mjesto.
