Astronomen hebben verschillende bizarre objecten ontdekt in het Galactische Centrum die hun ware identiteit verbergen achter een rookgordijn van stof; ze zien eruit als gaswolken, maar gedraag je als sterren.

Tijdens de American Astronomical Society Meeting van vandaag in Denver, een team van onderzoekers onder leiding van UCLA Postdoctoral Scholar Anna Ciurlo kondigde hun resultaten aan, die ze hebben verkregen met behulp van 12 jaar gegevens van W. M. Keck Observatory op Maunakea, Hawaii.

"Deze compacte stoffige stellaire objecten bewegen extreem snel en dicht bij het superzware zwarte gat van onze Melkweg. Het is fascinerend om ze van jaar tot jaar te zien bewegen, ' zei Ciurlo. 'Hoe zijn ze daar gekomen? En wat zullen ze worden? Ze moeten een interessant verhaal te vertellen hebben."

De onderzoekers deden hun ontdekking door spectroscopische metingen van de gasdynamiek van het Galactic Center te verkrijgen met behulp van de OH-Suppressing Infrared Imaging Spectrograph (OSIRIS) van Keck Observatory.

"We begonnen dit project met de gedachte dat als we goed zouden kijken naar de gecompliceerde structuur van gas en stof in de buurt van het superzware zwarte gat, we kunnen enkele subtiele veranderingen in de vorm en snelheid detecteren, " zei Randy Campbell, wetenschappelijke operaties leiden bij Keck Observatory. "Het was nogal verrassend om verschillende objecten te detecteren die zeer verschillende bewegingen en kenmerken hebben die ze in de G-objectklasse plaatsen, of stoffige stellaire objecten."

Astronomen ontdekten meer dan tien jaar geleden voor het eerst G-objecten in het monsterlijke zwarte gat van de Melkweg; G1 werd voor het eerst gezien in 2004, en G2 werd in 2012 ontdekt. ​​Van beide werd gedacht dat het gaswolken waren totdat ze het dichtst bij het superzware zwarte gat kwamen. G1 en G2 zijn er op de een of andere manier in geslaagd de aantrekkingskracht van het zwarte gat te overleven, die gaswolken kunnen verscheuren.

"Als het gaswolken waren, G1 en G2 hadden niet intact kunnen blijven, " zei UCLA astronomieprofessor Mark Morris, een co-hoofdonderzoeker en medelid van UCLA's Galactic Center Orbits Initiative (GCOI). "Onze visie op de G-objecten is dat het opgeblazen sterren zijn - sterren die zo groot zijn geworden dat de getijdekrachten die door het centrale zwarte gat worden uitgeoefend, materie van hun stellaire atmosfeer kunnen trekken wanneer de sterren dichtbij genoeg komen, maar hebben een stellaire kern met voldoende massa om intact te blijven. De vraag is dan, waarom zijn ze zo groot?"

Het blijkt dat er veel energie in de G-objecten is gedumpt, waardoor ze opzwellen en groter worden dan typische sterren.

GCOI denkt dat deze G-objecten het resultaat zijn van stellaire fusies - waarbij twee sterren om elkaar heen draaien, bekend als binaries, botsen op elkaar vanwege de zwaartekracht van het gigantische zwarte gat. Voor een lange tijd, de zwaartekracht van het zwarte gat verandert de banen van de dubbelsterren totdat het duo botst. Het gecombineerde object dat het resultaat is van deze gewelddadige fusie zou kunnen verklaren waar de overtollige energie vandaan kwam.

"In de nasleep van zo'n fusie, het resulterende enkele object zou "opgeblazen" zijn, of opgezwollen, voor een vrij lange periode, misschien een miljoen jaar, voordat het tot rust komt en verschijnt als een ster van normale grootte, ' zei Morris.

"Dit vind ik het spannendst, " zei Andrea Ghez, oprichter en directeur van GCOI. "Als deze objecten inderdaad dubbelstersystemen zijn die zijn gedreven om samen te smelten door hun interactie met het centrale superzware zwarte gat, dit kan ons inzicht geven in een proces dat verantwoordelijk kan zijn voor de recent ontdekte samensmeltingen van stellaire zwarte gaten die zijn gedetecteerd door zwaartekrachtsgolven."

Wat G-objecten ongebruikelijk maakt, is hun "gezwollenheid". Het komt zelden voor dat een ster wordt gehuld in een laag stof en gas die zo dik is dat astronomen de ster niet direct kunnen zien. Ze zien alleen het gloeiende omhulsel van stof. Om de objecten door hun wazige omgeving te zien, Campbell ontwikkelde een tool genaamd OSIRIS-Volume Display (OsrsVol).

"OsrsVol stelde ons in staat om deze G-objecten te isoleren van de achtergrondemissie en de spectrale gegevens in drie dimensies te analyseren:twee ruimtelijke dimensies, en de golflengtedimensie die snelheidsinformatie verschaft, ", zei Campbell. "Toen we de objecten in een 3D-gegevenskubus konden onderscheiden, we konden dan hun beweging in de tijd volgen ten opzichte van het zwarte gat."

"Keck Observatory observeert het Galactische Centrum al 20 jaar elk jaar met enkele van de beste instrumenten en technologieën, "zei Ciurlo. "Dit alleen al geeft een zeer hoogwaardige en consistente dataset, waardoor we diep in de analyse van de gegevens konden gaan.

Deze nieuw ontdekte infraroodbronnen kunnen mogelijk G-objecten zijn:G3, G4, en G5 - omdat ze de fysieke kenmerken van G1 en G2 delen.

Het team zal de grootte en vorm van de banen van de G-objecten blijven volgen, die belangrijke aanwijzingen kunnen geven over hoe ze zijn ontstaan.

De astronomen zullen vooral goed opletten wanneer deze stoffige, compacte stellaire objecten het dichtst bij het superzware zwarte gat komen. Hierdoor kunnen ze hun gedrag verder observeren en zien of de objecten intact blijven zoals G1 en G2 deden, of een snack worden voor het superzware zwarte gat. Alleen dan zullen ze hun ware aard prijsgeven.

"We zullen een paar decennia moeten wachten voordat dit gebeurt; ongeveer 20 jaar voor G3, en decennia langer voor G4 en G5, ' zei Morris. 'In de tussentijd, we kunnen meer over deze puffballs leren door hun dynamische evolutie te volgen met behulp van OSIRIS."

"Het begrijpen van G-objecten kan ons veel leren over de fascinerende en nog steeds mysterieuze omgeving van het Galactische Centrum. Er zijn zoveel dingen aan de hand dat elk gelokaliseerd proces kan helpen verklaren hoe dit extreme, exotische omgeving werkt, ' zei Ciurlo.