Astronomowie dokonali przełomowego odkrycia: gwiazdy podwójnej krążącej niebezpiecznie blisko supermasywnej gwiazdy[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>black hole at the center of our galaxy, Sagittarius A*.
This stellar pair defies expectations, thriving temporarily in an environment of immense gravity. Dubbed D9, the stars offer a rare glimpse into how systems can survive and even form in such extreme conditions.
Discovery of Binary Stars Near Sagittarius A*
A team of international researchers has discovered a binary star system orbiting near Sagittarius A*, the supermassive black hole at the center of our galaxy. This marks the first time a stellar pair has been found in such close proximity to a supermassive black hole. The discovery, made using data from the European Southern Observatory’s Very Large Telescope (ESO’s VLT), sheds light on how stars can endure in regions of extreme gravitational forces. It also opens new possibilities for detecting planets near Sagittarius A*.
“Black holes are not as destructive as we thought,” explains Florian Peißker, a researcher at the University of Cologne, Germany, and lead author of the study published on December 17 in Nature Communications. Binary stars — pairs of stars that orbit each other — are common throughout the universe. However, until now, none had been observed near a supermassive black hole, where intense gravitational forces typically destabilize such systems.
Kosmiczny wyścig z czasem
To nowe odkrycie pokazuje, że niektóre układy podwójne mogą przez krótki czas prosperować, nawet w niszczycielskich warunkach. D9, jak nazywa się nowo odkryta gwiazda podwójna, została odkryta w samą porę: jej wiek szacuje się na zaledwie 2,7 miliona lat, a silna siła grawitacyjna pobliskiej czarnej dziury prawdopodobnie spowoduje jej połączenie w pojedynczą gwiazdę w ciągu zaledwie milion lat, co jest bardzo wąskim okresem dla tak młodego układu.
„To zapewnia jedynie krótkie okno na kosmiczne skale czasu, umożliwiające obserwację takiego układu podwójnego — i udało nam się!” wyjaśnia współautorka Emma Bordier, badaczka również na Uniwersytecie w Kolonii i była studentka ESO.
Trudne założenia dotyczące powstawania gwiazd
Przez wiele lat naukowcy uważali również, że ekstremalne środowisko w pobliżu supermasywnej czarnej dziury uniemożliwia powstawanie w niej nowych gwiazd. Kilka młodych gwiazd znalezionych w pobliżu Sagittarius A* obaliło to założenie. Odkrycie młodej gwiazdy podwójnej pokazuje teraz, że nawet pary gwiazd mają potencjał do tworzenia się w tak trudnych warunkach. „Układ D9 wykazuje wyraźne oznaki obecności gazu i pyłu wokół gwiazd, co sugeruje, że może to być bardzo młody układ gwiazdowy, który musiał powstać w pobliżu supermasywnej czarnej dziury” – wyjaśnia współautor Michal Zajaček, pracownik naukowy Uniwersytetu Masaryka w Czechach i Uniwersytetu w Kolonii.
Ta animacja pokazuje, jak dwie gwiazdy układu gwiazd D9 krążą wokół siebie, otoczone chmurą gazu i pyłu. Niebieska linia wskazuje orbitę układu podwójnego wokół Sagittarius A*, supermasywnej czarnej dziury w centrum układu[{” attribute=”” tabindex=”0″ role=”link”>Milky Way. D9 is the first-ever binary star found near a supermassive black hole. Its formation and survival in this extreme environment means that black holes are not as destructive as we thought. Credit: ESO/M. Kornmesser
The Mysterious S Cluster and G Objects
The newly discovered binary was found in a dense cluster of stars and other objects orbiting Sagittarius A*, called the S cluster. Most enigmatic in this cluster are the G objects, which behave like stars but look like clouds of gas and dust.
It was during their observations of these mysterious objects that the team found a surprising pattern in D9. The data obtained with the VLT’s ERIS instrument, combined with archival data from the SINFONI instrument, revealed recurring variations in the velocity of the star, indicating D9 was actually two stars orbiting each other. “I thought that my analysis was wrong,” Peißker says, “but the spectroscopic pattern covered about 15 years, and it was clear this detection is indeed the first binary observed in the S cluster.”
Ta animacja przedstawia D9, pierwszą w historii parę gwiazd odkrytą w pobliżu Sagittarius A*, supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. Przybliżamy i oddalamy czarną dziurę oraz pojedyncze gwiazdy krążące wokół niej, aby następnie zbliżyć się do D9, pierwszego w historii układu podwójnego gwiazd znalezionego w jej pobliżu.
Odkrywanie natury obiektów galaktycznych
Wyniki rzucają nowe światło na to, czym mogą być tajemnicze obiekty G. Zespół sugeruje, że w rzeczywistości mogą to być kombinacje gwiazd podwójnych, które jeszcze się nie połączyły, oraz materii pozostałej po już połączonych gwiazdach.
Dokładny charakter wielu obiektów krążących wokół Sagittarius A*, a także to, w jaki sposób mogły powstać tak blisko supermasywnej czarnej dziury, pozostają tajemnicą. Jednak wkrótce modernizacja GRAVITY+ interferometru VLT i instrumentu METIS na należącym do ESO Ekstremalnie Wielkim Teleskopie (ELT), budowanym w Chile, może to zmienić. Obydwa obiekty pozwolą zespołowi przeprowadzić jeszcze bardziej szczegółowe obserwacje centrum Galaktyki, ujawniając naturę znanych obiektów i niewątpliwie odkrywając więcej gwiazd podwójnych i młodych układów. „Nasze odkrycie pozwala nam spekulować na temat obecności planet, ponieważ często powstają one wokół młodych gwiazd. Wydaje się prawdopodobne, że wykrycie planet w centrum Galaktyki jest tylko kwestią czasu” – podsumowuje Peißker.
Odniesienie: „Układ podwójny w gromadzie S blisko supermasywnej czarnej dziury Sagittarius A*” Florian Peißker, Michal Zajaček, Lucas Labadie, Emma Bordier, Andreas Eckart, Maria Melamed i Vladimír Karas, 17 grudnia 2024 r., Komunikacja przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41467-024-54748-3
W skład zespołu wchodzą F. Peißker (Instytut Fizyki I, Uniwersytet w Kolonii, Niemcy [University of Cologne]), M. Zajaček (Wydział Fizyki Teoretycznej i Astrofizyki, Uniwersytet Masaryka, Brno, Czechy; Uniwersytet w Kolonii), L. Labadie (Uniwersytet w Kolonii), E. Bordier (Uniwersytet w Kolonii), A. Eckart (Uniwersytet w Kolonii ; Instytut Radioastronomii Maxa Plancka, Bonn, Niemcy), M. Melamed (Uniwersytet im Kolonia) i V. Karas (Instytut Astronomiczny, Czeska Akademia Nauk, Praga, Czechy).
Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom na całym świecie odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla wszystkich. Projektujemy, budujemy i obsługujemy światowej klasy obserwatoria naziemne, które astronomowie wykorzystują do rozwiązywania ekscytujących pytań i szerzenia fascynacji astronomią, a także promujemy międzynarodową współpracę w dziedzinie astronomii. Założone jako organizacja międzyrządowa w 1962 roku, dziś ESO jest wspierane przez 16 państw członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Francja, Finlandia, Niemcy, Irlandia, Włochy, Holandia, Polska, Portugalia, Hiszpania, Szwecja, Szwajcaria i Stany Zjednoczone Brytania), wraz z państwem goszczącym Chile i Australią jako partnerem strategicznym. Siedziba ESO oraz jej centrum dla zwiedzających i planetarium, ESO Supernova, znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama, wspaniałe miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba, jest gospodarzem naszych teleskopów. ESO obsługuje trzy miejsca obserwacyjne: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO obsługuje Bardzo Duży Teleskop i interferometr Bardzo Dużego Teleskopu, a także teleskopy badawcze, takie jak VISTA. Również w Paranal ESO będzie gospodarzem i operatorem Cherenkov Telescope Array South, największego i najbardziej czułego obserwatorium promieniowania gamma na świecie. Wraz z partnerami międzynarodowymi ESO działa ALMA na Chajnantorze, obiekcie obserwującym niebo w zakresie milimetrowym i submilimetrowym. W Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe na świecie oko na niebie” — Ekstremalnie Wielki Teleskop ESO. Z naszych biur w Santiago w Chile wspieramy nasze działania w kraju i współpracujemy z chilijskimi partnerami i społeczeństwem.
