Al centro della nostra galassia si trova una regione in cui circa 10 milioni di stelle sono racchiuse in 1 solo parsec (3,25 anni luce) di spazio. Al centro di questo si trova il buco nero supermassiccio (SMBH) noto come Sagittario A *, che ha una massa di oltre 4 milioni di soli. Per decenni, gli astronomi hanno cercato di vedere meglio questa regione nella speranza di comprendere le incredibili forze al lavoro e come hanno influenzato l'evoluzione della nostra galassia.
Ciò che hanno scoperto include una serie di stelle che orbitano molto vicino al Sagittario A * (come S1 e S2), che sono state utilizzate per testare la teoria della relatività generale di Einstein. E di recente, un team della Galactic Center Orbits Initiative dell'UCLA ha rilevato una serie di oggetti compatti che orbitano anche attorno al SMBH. Questi oggetti sembrano nuvole di gas ma si comportano come stelle, a seconda di quanto sono vicini nelle loro orbite al Sagittario A *.
Lo studio che descrive i loro risultati, che è apparso di recente sulla rivista Natura, era guidato dalla dott.ssa Anna Ciurlo dell'Università della California, Los Angeles (UCLA). Come indicano nel loro studio, questi oggetti orbitano attorno al SMBH della nostra galassia con un periodo compreso tra 100 e 1.000 anni. Questi oggetti sembrano compatti per la maggior parte del tempo ma si allungano quando si trovano nel punto più vicino nelle loro orbite al buco nero.
Il loro lavoro si basa su circa quindici anni di osservazioni che hanno identificato un numero sempre maggiore di questi oggetti vicino al centro della nostra galassia. Il primo oggetto (in seguito chiamato G1) è stato scoperto nel 2005 da un team guidato da Andrea Ghez, Lauren B. Leichtman e Arthur E. Levine Professore di astrofisica, direttore dell'UCLA Galactic Center Group e coautore di questo studio.
Ciò è stato seguito nel 2012 quando il Prof. Ghez e i suoi colleghi hanno trovato un secondo oggetto (G2) che ha avvicinato il Sagittario A * nel 2014. Inizialmente, G1 e G2 sono stati pensati come nuvole di gas fino a quando non si sono avvicinati al Il Sagittario A * e non sono stati distrutti dall'attrazione gravitazionale degli SMBH (che è ciò che accade normalmente alle nuvole di gas quando si avvicina a un buco nero). Come ha spiegato Ghez:
“Al momento dell'approccio più vicino, G2 aveva una firma davvero strana. Lo avevamo visto prima, ma non sembrava troppo strano fino a quando non si avvicinò al buco nero e si allungò, e gran parte del suo gas fu fatto a pezzi. È passato dall'essere un oggetto piuttosto innocuo quando era lontano dal buco nero a uno che era veramente disteso e distorto al suo approccio più vicino e ha perso il suo guscio esterno, e ora sta diventando di nuovo più compatto. "
Nel 2018, il Dr. Cuirlo e un team internazionale di astronomi (incluso il Prof. Ghez) hanno utilizzato dodici anni di dati raccolti dal W.M. Keck Observatory e tecnologia di ottica adattiva (che il Prof. Ghez ha aiutato a fare da pioniere) per identificare altri tre di questi oggetti (G3, G4 e G5) vicino al centro della galassia. Da quel momento, in questa regione sono stati identificati sei oggetti (G1 - G6).
In questo recente studio, il team guidato dal Dr. Cuirlo ha utilizzato 13 anni di dati sul vicino infrarosso ottenuti dal W.M. Lo spettrometro a campo integrale OSIRIS di Keck per esaminare le orbite di questi sei oggetti. Gli astronomi sono entusiasti di studiare questi oggetti perché offrono agli astronomi l'opportunità di testare la relatività generale, cosa che il Prof. Ghez e i suoi colleghi hanno fatto nell'estate del 2019.
E come ha spiegato Mark Morris - professore di fisica e astronomia dell'UCLA e coautore dello studio - il destino di questi oggetti è qualcosa che gli astronomi vogliono sapere perché si aspettava che fosse abbastanza spettacolare.
"Una delle cose che ha entusiasmato tutti gli oggetti G è che le cose che vengono tirate via da loro dalle forze di marea mentre passano dal buco nero centrale devono inevitabilmente cadere nel buco nero", ha detto. "Quando ciò accade, potrebbe essere in grado di produrre uno spettacolo pirotecnico impressionante poiché il materiale consumato dal buco nero si surriscalda ed emette abbondanti radiazioni prima che scompaiano attraverso l'orizzonte degli eventi."
Nel corso dell'osservazione della regione centrale della Via Lattea, finora il gruppo di ricerca ha segnalato l'esistenza di sei oggetti. Tuttavia, hanno anche notato che mentre G1 e G2 hanno orbite molto simili, gli altri quattro oggetti differiscono considerevolmente. Ciò naturalmente fa sorgere la questione se tutti e sei siano una classe di oggetti simile o G1 e G2 siano anomali.
Affrontando ciò, Ghez e i suoi colleghi ritengono che tutti e sei gli oggetti fossero stelle binarie che si sono fuse a causa della forte forza gravitazionale degli SMBH. Il completamento di questo processo avrebbe richiesto più di 1 milione di anni e potrebbe indicare che le fusioni binarie di stelle sono in realtà abbastanza comuni. Come ha spiegato Ghez:
“I buchi neri potrebbero guidare le stelle binarie a fondersi. È possibile che molte delle star che abbiamo visto e che non comprendiamo possano essere il prodotto finale delle fusioni che sono calme ora. Stiamo imparando come si evolvono le galassie e i buchi neri. Il modo in cui le stelle binarie interagiscono tra loro e con il buco nero è molto diverso da come le stelle singole interagiscono con altre stelle singole e con il buco nero. ”
Un'altra osservazione interessante, riferita dal team di Ghez nel settembre del 2019, è il fatto che il Sagittario A * è diventato più luminoso negli ultimi 24 anni - un'indicazione che sta consumando più materia. Allo stesso modo, l'allungamento di G2 osservato nel 2014 sembrava estrarre gas da esso che potrebbe essere stato recentemente consumato dal buco nero.
Ciò potrebbe indicare che le fusioni stellari che si svolgono nelle sue vicinanze stanno alimentando il Sagittario A *. Le osservazioni più recenti hanno anche mostrato che mentre il gas proveniente dal guscio esterno di G2 veniva allungato in modo drammatico, la polvere contenuta all'interno non si allungava molto. Ciò significa che qualcosa ha mantenuto la polvere compatta, il che è una prova convincente che la stella potrebbe essere all'interno di G2.
Come diceva Ciurlo, questa scoperta è stata resa possibile grazie a decenni di osservazioni da parte del Gruppo Centro Galattico dell'UCLA.
“Il set di dati unico che il gruppo del professor Ghez ha raccolto in oltre 20 anni è ciò che ci ha permesso di fare questa scoperta. Ora abbiamo una popolazione di oggetti "G", quindi non si tratta di spiegare un "evento unico" come G2 ".
Nel frattempo, il team ha già identificato alcuni altri candidati che potrebbero appartenere a questa nuova classe di oggetti e continuano ad analizzarli. In definitiva, questa ricerca aiuterà gli astronomi a capire cosa sta succedendo nella maggior parte delle galassie e in che modo le interazioni tra stelle e SMBH nei loro nuclei stanno aiutando a guidare la loro evoluzione.
"La Terra è in periferia rispetto al centro della galassia, che dista circa 26.000 anni luce di distanza", ha detto Ghez. “Il centro della nostra galassia ha una densità di stelle 1 miliardo di volte superiore alla nostra parte della galassia. L'attrazione gravitazionale è molto più forte. I campi magnetici sono più estremi. Il centro della galassia è il luogo in cui si verifica l'astrofisica estrema - gli sport X dell'astrofisica. "
