Astronomen van UCLA's Galactic Center Orbits Initiative hebben een nieuwe klasse bizarre objecten ontdekt in het centrum van onze melkweg, niet ver van het superzware zwarte gat genaamd Sagittarius A*. Ze publiceerden hun onderzoek vandaag in het tijdschrift Natuur .

"Deze objecten zien eruit als gas en gedragen zich als sterren, " zei co-auteur Andrea Ghez, Lauren B. Leichtman van de UCLA en Arthur E. Levine, hoogleraar astrofysica en directeur van de UCLA Galactic Center Group.

De nieuwe objecten zien er meestal compact uit en strekken zich uit wanneer hun banen hen het dichtst bij het zwarte gat brengen. Hun banen variëren van ongeveer 100 tot 1, 000 jaar, zei hoofdauteur Anna Ciurlo, een UCLA postdoctoraal onderzoeker.

De onderzoeksgroep van Ghez identificeerde in 2005 een ongewoon object in het centrum van onze melkweg, die later G1 werd genoemd. In 2012, astronomen in Duitsland deden een raadselachtige ontdekking van een bizar object genaamd G2 in het centrum van de Melkweg dat in 2014 het superzware zwarte gat van dichtbij naderde. Ghez en haar onderzoeksteam geloven dat G2 hoogstwaarschijnlijk twee sterren zijn die in een baan om de aarde draaide het zwarte gat in tandem en versmolten tot een extreem grote ster, gehuld in ongewoon dik gas en stof.

"Op het moment van de dichtste nadering, G2 had een heel vreemde handtekening, " zei Ghez. "We hadden het eerder gezien, maar het zag er niet al te eigenaardig uit totdat het dicht bij het zwarte gat kwam en langwerpig werd, en veel van zijn gas werd verscheurd. Het ging van een vrij onschadelijk object toen het ver van het zwarte gat was naar een object dat echt uitgerekt en vervormd was bij zijn dichtste nadering en zijn buitenste schil verloor, en nu wordt het weer compacter."

"Een van de dingen die iedereen enthousiast heeft gemaakt over de G-objecten, is dat het spul dat van hen wordt getrokken door getijdenkrachten terwijl ze langs het centrale zwarte gat vegen, onvermijdelijk in het zwarte gat moet vallen, " zei co-auteur Mark Morris, UCLA hoogleraar natuurkunde en sterrenkunde. "Wanneer dat gebeurt, het kan mogelijk een indrukwekkende vuurwerkshow opleveren, aangezien het materiaal dat door het zwarte gat wordt opgegeten, zal opwarmen en overvloedige straling zal uitzenden voordat het over de waarnemingshorizon verdwijnt."

Maar zijn G2 en G1 uitschieters, of maken ze deel uit van een grotere klasse van objecten? In antwoord op die vraag, De onderzoeksgroep van Ghez meldt het bestaan ​​van nog vier objecten die ze G3 noemen, G4, G5 en G6. De onderzoekers hebben elk van hun banen bepaald. Terwijl G1 en G2 vergelijkbare banen hebben, de vier nieuwe objecten hebben heel verschillende banen.

Ghez gelooft dat alle zes objecten dubbelsterren waren - een systeem van twee sterren die om elkaar cirkelen - die samensmolten vanwege de sterke zwaartekracht van het superzware zwarte gat. Het samensmelten van twee sterren duurt meer dan 1 miljoen jaar om te voltooien, zei Ghez.

"Samensmeltingen van sterren komen misschien vaker voor in het universum dan we dachten, en komen waarschijnlijk vrij vaak voor, "Zei Ghez. "Zwarte gaten kunnen binaire sterren ertoe aanzetten om samen te smelten. Het is mogelijk dat veel van de sterren die we hebben bekeken en die we niet begrijpen, het eindproduct zijn van fusies die nu rustig zijn. We leren hoe sterrenstelsels en zwarte gaten evolueren. De manier waarop dubbelsterren met elkaar en met het zwarte gat omgaan, is heel anders dan hoe afzonderlijke sterren omgaan met andere afzonderlijke sterren en met het zwarte gat."

Ciurlo merkte op dat terwijl het gas uit de buitenste schil van G2 dramatisch werd uitgerekt, het stof in het gas werd niet veel uitgerekt. "Iets moet het compact hebben gehouden en het in staat hebben gesteld om de ontmoeting met het zwarte gat te overleven, "Zei Ciurlo. "Dit is bewijs voor een stellair object in G2."

"De unieke dataset die de groep van professor Ghez gedurende meer dan 20 jaar heeft verzameld, heeft ons in staat gesteld om deze ontdekking te doen, " zei Ciurlo. "We hebben nu een populatie van 'G'-objecten, dus het is geen kwestie van een 'eenmalige gebeurtenis' zoals G2 uitleggen."

De onderzoekers deden waarnemingen vanuit de W.M. Keck Observatory in Hawaï en gebruikte een krachtige technologie die Ghez hielp pionieren, adaptieve optica genoemd, die de vervormende effecten van de atmosfeer van de aarde in realtime corrigeert. Ze voerden een nieuwe analyse uit van 13 jaar van hun UCLA Galactic Center Orbits Initiative-gegevens.

In september 2019, Het team van Ghez meldde dat het zwarte gat hongeriger wordt en het is onduidelijk waarom. Het uitrekken van G2 in 2014 leek gas af te trekken dat recentelijk door het zwarte gat is ingeslikt, zei co-auteur Tuan Do, een UCLA-onderzoeker en adjunct-directeur van de Galactic Center Group. De samensmeltingen van sterren zouden het zwarte gat kunnen voeden.

Het team heeft al enkele andere kandidaten geïdentificeerd die mogelijk deel uitmaken van deze nieuwe klasse van objecten, en blijven ze analyseren.

Ghez merkte op dat het centrum van de Melkweg een extreme omgeving is, in tegenstelling tot onze minder hectische hoek van het universum.

"De aarde bevindt zich in de buitenwijken vergeleken met het centrum van de melkweg, dat is ongeveer 26, 000 lichtjaar verwijderd, " Ghez zei. "Het centrum van onze melkweg heeft een dichtheid van sterren die 1 miljard keer hoger is dan ons deel van de melkweg. De zwaartekracht is zoveel sterker. De magnetische velden zijn extremer. Het centrum van de melkweg is waar extreme astrofysica plaatsvindt - de X-sporten van de astrofysica."

Ghez zei dat dit onderzoek ons ​​zal helpen te leren wat er in de meeste sterrenstelsels gebeurt.

Andere co-auteurs zijn Randall Campbell, een astronoom bij de W.M. Keck-observatorium in Hawaï; Aurelien Hees, een voormalig UCLA postdoctoraal onderzoeker, nu een onderzoeker aan het Observatorium van Parijs in Frankrijk; en Smadar Naoz, een UCLA-assistent-professor natuurkunde en astronomie.

Het onderzoek wordt gefinancierd door de National Science Foundation, WM Keck Foundation en Keck Visiting Scholars-programma, de Gordon en Betty Moore Stichting, de Stichting Heising-Simons, Lauren Leichtman en Arthur Levine, Jim en Lori Keir, en Howard en Astrid Preston.

In juli 2019, Het onderzoeksteam van Ghez rapporteerde over de meest uitgebreide test van Einsteins iconische algemene relativiteitstheorie bij het zwarte gat. Ze concludeerden dat de theorie van Einstein de test heeft doorstaan ​​en correct is, tenminste voor nu.