Het centrum van ons melkwegstelsel is een drukke plaats:een zwart gat dat 4 miljoen keer zoveel weegt als onze zon wordt omringd door miljoenen sterren die er met halsbrekende snelheden omheen draaien. Deze extreme omgeving baadt in intens ultraviolet licht en röntgenstraling. Toch is veel van deze activiteit voor ons verborgen, verduisterd door enorme delen van interstellair stof.

NASA's aankomende James Webb Space Telescope is ontworpen om het universum in infrarood licht te bekijken, die onzichtbaar is voor het menselijk oog, maar is erg belangrijk voor het kijken naar astronomische objecten verborgen door stof. Na de lancering, Webb zal infrarood licht verzamelen dat door de stoffige sluier is gedrongen, onthullen van het galactische centrum in ongekend detail.

"Zelfs één afbeelding van Webb zal de afbeelding van de hoogste kwaliteit zijn die ooit van het galactische centrum is verkregen, " zei Roeland van der Marel van het Space Telescope Science Institute (STScI), hoofdonderzoeker van een geplande studie die zich zal concentreren op beeldvorming.

Telescopen op de grond en in de ruimte hebben verleidelijke glimpen opgeleverd van de bewoners van het galactische centrum. Astronomen hebben sterren in een baan om het zwarte gat gevolgd, waarvan sommige dicht genoeg in de buurt komen om Einsteins algemene relativiteitstheorie te testen. Echter, tot dusver, alleen de helderste sterren zijn detecteerbaar.

"We zien vanaf de grond slechts het topje van de ijsberg. Webb zal zwakkere sterren kunnen bestuderen en ons meer kunnen vertellen over de totale sterrenpopulatie, " zei Torsten Böker van de European Space Agency en STScI, een co-onderzoeker van een tweede geplande studie van het galactische centrum dat zich zal concentreren op spectroscopie.

Wetenschappers waren al verrast toen ze ontdekten dat jonge sterren met een lage massa zich in de buurt van het superzware zwarte gat vormen - sommige binnen slechts een paar lichtjaren van zijn greep. theoretisch, de immense zwaartekracht van het zwarte gat en de harde stralingsomgeving zouden alle gaswolken moeten verstoren en voorkomen dat ze in sterren instorten. Toch zijn deze babysterren, protosterren genoemd, blijven bestaan. De waarnemingen van Webb kunnen extra protosterren aan het licht brengen, en zou aanwijzingen kunnen geven over hoe sterren zich op zo'n onwaarschijnlijke plek kunnen vormen.

Zwarte Gaten Mysteries

Het superzware zwarte gat van de Melkweg, bij astronomen bekend als Sagittarius A* (uitgesproken als A-ster) zal ook onder de blik van Webb vallen. Het is omgeven door een schijf van gas en stof, waarvan sommige onvermijdelijk in het zwarte gat zullen vallen. Astronomen hebben lichtflitsen waargenomen toen het zwarte gat een klomp materiaal opslokte. Echter, ze hebben nog nooit de gloed van de schijf van het zwarte gat gedetecteerd.

"Het detecteren van de schijf rond Sagittarius A* met Webb zou een homerun zijn, ' zei Boker.

Gegevens van Webb kunnen ook helpen bij het beantwoorden van bredere vragen over hoe sterrenstelsels ontstaan, zoals het al lang bestaande "kip-en-ei"-probleem waarvan het eerst kwam, de melkweg of het zwarte gat.

"Komt het zwarte gat eerst en vormen zich sterren eromheen? Komen sterren samen en botsen ze om het zwarte gat te vormen? Dit zijn vragen die we willen beantwoorden, " zei Jay Anderson van STScI, een mede-onderzoeker van een van de onderzoeken.

Aanvullend, studies hebben aangetoond dat de massa van het centrale zwarte gat van een melkwegstelsel gerelateerd is aan de totale massa van de omringende sterren, maar de redenen voor deze relatie blijven onbekend.

"Zijn er aanwijzingen voor deze massacorrelatie in de buurt van het zwarte gat? Of heeft de recente stervorming de tekenen weggevaagd van wat er in het verleden zou kunnen zijn gebeurd?" voegde Marcia Rieke van de Universiteit van Arizona toe, hoofdonderzoeker van het NIRCam-instrument van Webb.

Toevallige mogelijkheden

uiteindelijk, de meest opwindende resultaten van Webb's observaties kunnen het onverwachte zijn. Bijvoorbeeld, Webb kan sterren in ongebruikelijke banen vinden. Of, Webb kan een gaswolk zien die bestemd is om door zwaartekracht uit elkaar te worden gescheurd.

"We zouden graag iets ongewoons zien, als een ster die wordt opgeslokt, zei Van der Marel.

Ideaal, deze eerste studies van het galactische centrum zullen toekomstige Webb-waarnemingen informeren. Door het galactische centrum over een periode van meerdere jaren opnieuw te bezoeken, astronomen kunnen een nieuw begrip krijgen van dit chaotische gebied van de ruimte.

"Zo veel interessante, er gebeuren vreemde dingen in de centra van sterrenstelsels. We willen weten wat er in onze eigen, ' zei Rieke.

De hier beschreven waarnemingen zullen worden gedaan als onderdeel van Webb's Guaranteed Time Observation (GTO)-programma. Het GTO-programma biedt toegewijde tijd aan de wetenschappers die met NASA hebben samengewerkt om de wetenschappelijke en instrumentele capaciteiten van Webb tijdens zijn ontwikkeling te ontwikkelen.