Der Schwanengesang einer Wolke, die sich dem supermassiven Schwarzen Loch der Milchstraße nähert

Zwei Jahrzehnte der Überwachung durch das WM Keck Observatory auf Mauna Kea in Hawaii zeigen, dass eine seltsame Wolke mit dem Namen X7 auseinandergezogen wird, während sie auf das supermassereiche Schwarze Loch im Zentrum unserer Milchstraße zu beschleunigt.

Astronomen der UCLA Galactic Center Orbits Initiative (GCOI) und des Keck Observatory haben die Entwicklung dieses staubigen Gasfadens seit 2002 verfolgt; Nahinfrarotbilder mit hoher Winkelauflösung, die mit dem leistungsstarken adaptiven Optiksystem des Keck-Observatoriums aufgenommen wurden, zeigen, dass X7 so lang geworden ist, dass es jetzt eine Länge von 3.000 mal der Entfernung zwischen Erde und Sonne (oder 3.000 astronomischen Einheiten) hat.

Die Studie ist in der heutigen Ausgabe von The veröffentlicht Astrophysikalische Zeitschrift.

„Dies ist eine einzigartige Gelegenheit, die Auswirkungen der Gezeitenkräfte des Schwarzen Lochs mit hoher Auflösung zu beobachten, was uns einen Einblick in die Physik der extremen Umgebung des Galaktischen Zentrums gibt“, sagte Anna Ciurlo, Assistenzforscherin der UCLA und Hauptautorin der Studie.

Gezeitenkräfte sind die Gravitationskraft, die ein Objekt streckt, das sich einem Schwarzen Loch nähert; Die Seite des Objekts, die dem Schwarzen Loch am nächsten ist, wird viel stärker gezogen als die Seite, die am weitesten entfernt ist.

„Es ist aufregend, signifikante Veränderungen der Form und Dynamik von X7 so detailliert über einen relativ kurzen Zeitraum zu sehen, während die Gravitationskräfte des supermassiven Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße dieses Objekt beeinflussen“, sagte Co-Autor Randy Campbell. wissenschaftlicher Leiter am Keck-Observatorium.

X7 hat eine Masse von etwa 50 Erden und befindet sich auf einer Umlaufbahn um das Schwarze Loch unserer Galaxie namens Sagittarius A* (oder Sgr A*), dessen Fertigstellung 170 Jahre dauern würde.

„Wir gehen davon aus, dass die starken Gezeitenkräfte, die vom galaktischen Schwarzen Loch ausgeübt werden, X7 letztendlich auseinanderreißen werden, bevor es auch nur einen Umlauf vollendet hat“, sagte Co-Autor Mark Morris, UCLA-Professor für Physik und Astronomie.

Basierend auf seiner Flugbahn schätzt das Team, dass sich X7 um das Jahr 2036 am nächsten an Sgr A* annähern und sich dann bald vollständig auflösen wird. Das Gas und der Staub, aus denen X7 besteht, werden schließlich in Richtung Sgr A* gezogen und können später ein Feuerwerk verursachen, wenn es sich erhitzt und spiralförmig in das Schwarze Loch wirbelt.

Diese Ergebnisse sind die erste Schätzung der leicht exzentrischen Umlaufbahn von X7 und die bisher solideste Analyse der bemerkenswerten Änderungen an seinem Aussehen, seiner Form und seinem Verhalten. Zur Beobachtung von X7 verwendete das Team den OH-Suppressing Infrared Imaging Spectrograph (OSIRIS) und die Nahinfrarotkamera der zweiten Generation (NIRC2) des Keck Observatory in Kombination mit den adaptiven Optiksystemen der Teleskope Keck I und Keck II.

X7 zeigt einige der gleichen Beobachtungseigenschaften wie die anderen seltsamen staubigen Objekte, die Sgr A* umkreisen, sogenannte G-Objekte, die wie Gas aussehen, sich aber wie Sterne verhalten. Die Form und Geschwindigkeitsstruktur von X7 hat sich jedoch im Vergleich zu den G-Objekten dramatischer verändert. Das ausgedehnte Gas- und Staubfilament bewegt sich schnell und rastet mit Geschwindigkeiten von bis zu 490 Meilen pro Sekunde ein. Aufgrund der extrem großen Masse des Schwarzen Lochs bewegt sich alles in seiner Umgebung viel schneller, als wir es normalerweise irgendwo sonst in unserer Galaxie sehen.

Obwohl der Ursprung von X7 immer noch ein Geheimnis ist, das darauf wartet, gelüftet und bestätigt zu werden, hat das Forschungsteam einige Hinweise auf seine mögliche Entstehung.

„Eine Möglichkeit ist, dass Gas und Staub von X7 in dem Moment ausgestoßen wurden, als zwei Sterne verschmolzen“, sagte Ciurlo. „Bei diesem Prozess ist der verschmolzene Stern in einer Hülle aus Staub und Gas verborgen, was zur Beschreibung der G-Objekte passen könnte. Und das ausgestoßene Gas erzeugte vielleicht X7-ähnliche Objekte.“

Das Forschungsteam wird weiterhin die dramatischen Veränderungen von X7 mit dem Keck-Observatorium überwachen, während die Schwerkraft des Schwarzen Lochs es auseinanderreißt.

„Es ist ein Privileg, die extreme Umgebung im Zentrum unserer Galaxie studieren zu können“, sagte Campbell. „Diese Studie kann nur mit Kecks hervorragenden Fähigkeiten durchgeführt und am verehrten Maunakea mit Ehre und Respekt für diesen besonderen Ort durchgeführt werden.“