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C’è qualcos’altro nascosto al centro della Via Lattea?

centro della Via Lattea

In questa immagine si vedono stelle in orbita ravvicinata attorno al buco nero supermassiccio in agguato al centro della Via Lattea noto come Sagittario A* (Sgr A*). Credito immagine: Osservatorio internazionale Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/(Spaceengine), Crediti: M. Zamani (NSFs NOIRLab)[2]Approfondimenti precisi sul buco nero supermassiccio nel cuore della Via Lattea

Gli astronomi stanno utilizzando l’Osservatorio Gemini e una collaborazione internazionale di telescopi per fare luce sul Sagittario A*

Con l’aiuto del telescopio Gemini North, gli astronomi hanno effettuato le misurazioni più accurate finora dei movimenti delle stelle attorno a quello supermassiccio[{” attribute=””>black hole at the center of the https://www.youtube.com/watch?v=EtQSjZ-HANk

Più accuratamente che mai, gli astronomi hanno misurato le posizioni e le velocità di quattro stelle in prossimità del Sagittario A* (Sgr A*),[1] il buco nero supermassiccio in agguato al centro della Via Lattea. È stato scoperto che i moti di queste stelle – soprannominate S2, S29, S38 e S55 – seguono percorsi che mostrano che la massa al centro della Via Lattea è quasi interamente dovuta al buco nero Sgr A*, lasciandogli pochissimo spazio qualcosa rimane.

Il team di ricerca ha utilizzato una varietà di strutture astronomiche all’avanguardia per questa ricerca. Per misurare le velocità delle stelle, hanno utilizzato la spettroscopia del Gemini Near Infrared Spectrograph (GNIRS) a Gemini North vicino alla vetta di Maunakea, Hawaii, parte del Gemini International Observatory, un programma del NOIRLab di NSF, e lo strumento SINFONI the European Southern Osservatorio[{” attribute=””>Sehr großes Teleskop. Das GRAVITY-Instrument am VLTI wurde verwendet, um die Positionen der Sterne zu messen.

Schwarzes Loch Schütze A

Illustration des Schwarzen Lochs Sagittarius A* im Zentrum der Milchstraße. Bildnachweis: Internationales Gemini-Observatorium/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/(Spaceengine), Danksagung: M. Zamani (NSFs NOIRLab)

„Wir sind dem Gemini Observatory sehr dankbar, dessen GNIRS-Instrument uns die entscheidenden Informationen lieferte, die wir brauchten“, sagte Reinhard Genzel, Direktor des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik und Mitempfänger des Nobelpreises 2020 für Physik. „Diese Studie zeigt die weltweite Zusammenarbeit von ihrer besten Seite.“

Das galaktische Zentrum der Milchstraße, etwa 27.000 Lichtjahre von der Sonne entfernt, enthält die kompakte Radioquelle Sgr A*, die Astronomen als supermassereiches Schwarzes Loch mit 4,3 Millionen Sonnenmassen identifiziert haben. Trotz jahrzehntelanger sorgfältiger Beobachtungen – und des Nobelpreises für die Entdeckung der Identität von Sgr A*[3] – È stato difficile dimostrare in modo definitivo che la maggior parte di questa massa appartiene solo al buco nero supermassiccio e non include anche una grande quantità di materia come stelle, buchi neri più piccoli, polvere e gas interstellari o materia oscura.

ESO VLTI immagini di stelle al centro della Via Lattea

Queste immagini annotate, scattate tra marzo e luglio 2021 dallo strumento GRAVITY sul Very Large Telescope Interferometer (VLTI) dell’ESO, mostrano stelle in orbita molto ravvicinata del Sagittario A*, il buco nero supermassiccio nel cuore della Via Lattea. Una di queste stelle, denominata S29, è stata osservata avvicinarsi a 13 miliardi di chilometri dal buco nero, appena 90 volte la distanza tra il Sole e la Terra. Un’altra stella, chiamata S300, è stata individuata per la prima volta nelle nuove osservazioni VLTI riportate dall’ESO.
Utilizzando Gemini North del Gemini International Observatory, un programma del NOIRLab dell’NSF e del VLT dell’ESO, gli astronomi hanno misurato la posizione e la velocità di queste stelle S29 e S55 (e delle stelle S2 e S38) più accuratamente che mai e hanno scoperto che si muovono in una modo che mostra la massa al centro della Via Lattea è quasi interamente dovuto al buco nero Sagittario A*, lasciando pochissimo spazio per qualsiasi altra cosa. Credito fotografico: collaborazione tra ESO e GRAVITY

“Ora, con il Premio Nobel per la Fisica 2020 per aver confermato che Sgr A* è davvero un buco nero, vogliamo andare ancora oltre. Vogliamo capire se c’è qualcos’altro nascosto al centro della Via Lattea e se la relatività generale è effettivamente la teoria della gravità corretta in questo laboratorio estremo”, spiega Stefan Gillessen, uno degli astronomi coinvolti in questo lavoro. “Il modo più semplice per rispondere a questa domanda è seguire da vicino le orbite delle stelle che passano vicino a Sgr A*.”

La teoria della relatività generale di Einstein prevede che le orbite delle stelle attorno a un oggetto compatto supermassiccio differiscono leggermente da quelle previste dalla fisica newtoniana classica. In particolare, la relatività generale prevede che le orbite delle stelle tracceranno un’elegante forma a rosetta, un effetto noto come precessione di Schwarzschild. Per vedere effettivamente le stelle che tracciano questa rosetta, il team ha tracciato la posizione e la velocità di quattro stelle in prossimità di Sgr A* – soprannominato S2, S29, S38 e S55. Le osservazioni del team sulla misura in cui queste stelle stavano precessione hanno permesso loro di dedurre la distribuzione di massa all’interno di Sgr A*. Hanno scoperto che qualsiasi massa estesa all’interno dell’orbita della stella S2 è al massimo lo 0,1% della massa del buco nero supermassiccio.

Sequenza animata di[{” attribute=””>ESO’s Very Large Telescope Interferometer (VLTI) images of stars around the Milky Way’s central black hole. This animation shows the orbits of the stars S29 and S55 as they move close to Sagittarius A* (center), the supermassive black hole at the heart of the Milky Way. As we follow the stars along in their orbits, we see real images of the region obtained with the GRAVITY instrument on the VLTI in March, May, June and July 2021. In addition to S29 and S55, the images also show two fainter stars, S62 and S300. S300 was detected for the first time in new VLTI observations reported by ESO.

Measuring the minute variations in the orbits of distant stars around our galaxy’s supermassive black hole is incredibly challenging. To make further discoveries, astronomers will have to push the boundaries not only of science but also of engineering. Upcoming extremely large telescopes (ELTs) such as the

Ingrandisci il cuore della Via Lattea per vedere le stelle osservate dal Very Large Telescope dell’European Southern Observatory (l’ultima osservazione è stata nel 2019). Lo zoom avanti rivela stelle ancora più vicine al buco nero osservato a metà del 2021 con lo strumento GRAVITY sul Very Large Telescope Interferometry dell’ESO.

“Gli osservatori Gemini continuano a fornire nuove informazioni sulla natura della nostra galassia e sull’enorme buco nero al suo centro”, ha affermato Martin Still, responsabile del programma Gemini presso la National Science Foundation. “L’ulteriore sviluppo di strumenti nel prossimo decennio, destinati a un uso diffuso, manterrà la leadership di NOIRLab nella caratterizzazione dell’universo che ci circonda”.

Per ulteriori informazioni su questa ricerca, vedi Guarda le stelle che corrono intorno al buco nero supermassiccio della Via Lattea.

Osservazioni

  1. Sagittario A* si pronuncia “Sagittarius A Star”.
  2. Il VLT dell’ESO è costituito da quattro telescopi da 8,2 metri disposti individualmente che possono combinare la luce attraverso una rete di specchi e tunnel sotterranei utilizzando una tecnica nota come interferometria per formare il VLTI. GRAVITY utilizza questa tecnica per misurare la posizione di oggetti nel cielo notturno ad alta luminosità[{” attribute=””>accuracy — equivalent to picking out a quarter-dollar coin on the surface of the Moon.
  3. The 2020 Nobel Prize in Physics was awarded in part to Reinhard Genzel and Andrea Ghez “for the discovery of a supermassive compact object at the center of our galaxy.”

This research is presented in the paper “The mass distribution in the Galactic Centre from interferometric astrometry of multiple stellar orbits” which is published in Astronomy & Astrophysics. A companion paper “Deep Images of the Galactic Center with GRAVITY” has also been published in Astronomy & Astrophysics.

References:

“Mass distribution in the Galactic Center based on interferometric astrometry of multiple stellar orbits” by GRAVITY Collaboration: R. Abuter, N. Aimar, A. Amorim, J. Ball, M. Bauböck, J. P. Berger, H. Bonnet, G. Bourdarot, W. Brandner, V. Cardoso, Y. Clénet, Y. Dallilar, R. Davies, P. T. de Zeeuw, J. Dexter, A. Drescher, F. Eisenhauer, N. M. Förster Schreiber, A. Foschi, P. Garcia, F. Gao, E. Gendron, R. Genzel, S. Gillessen, M. Habibi, X. Haubois, G. Heißel,??, T. Henning, S. Hippler, M. Horrobin, L. Jochum, L. Jocou, A. Kaufer, P. Kervella, S. Lacour, V. Lapeyrère, J.-B. Le Bouquin, P. Léna, D. Lutz, T. Ott, T. Paumard, K. Perraut, G. Perrin, O. Pfuhl, S. Rabien, J. Shangguan, T. Shimizu, S. Scheithauer, J. Stadler, A.W. Stephens, O. Straub, C. Straubmeier, E. Sturm, L. J. Tacconi, K. R. W. Tristram, F. Vincent, S. von Fellenberg, F. Widmann, E. Wieprecht, E. Wiezorrek, J. Woillez, S. Yazici and A. Young, 19 January 2022, Astronomy & Astrophysics.
DOI: 10.1051/0004-6361/202142465

“Deep images of the Galactic center with GRAVITY” by GRAVITY Collaboration: R. Abuter, N. Aimar, A. Amorim, P. Arras, M. Bauböck, J. P. Berger, H. Bonnet, W. Brandner, G. Bourdarot, V. Cardoso, Y. Clénet, R. Davies, P. T. de Zeeuw, J. Dexter, Y. Dallilar, A. Drescher, F. Eisenhauer, T. Enßlin, N. M. Förster Schreiber, P. Garcia, F. Gao, E. Gendron, R. Genzel, S. Gillessen, M. Habibi, X. Haubois, G. Heißel, T. Henning, S. Hippler, M. Horrobin, A. Jiménez-Rosales, L. Jochum, L. Jocou, A. Kaufer, P. Kervella, S. Lacour, V. Lapeyrère, J.-B. Le Bouquin, P. Léna, D. Lutz, F. Mang, M. Nowak, T. Ott, T. Paumard, K. Perraut, G. Perrin, O. Pfuhl, S. Rabien, J. Shangguan, T. Shimizu, S. Scheithauer, J. Stadler, O. Straub, C. Straubmeier, E. Sturm, L. J. Tacconi, K. R. W. Tristram, F. Vincent, S. von Fellenberg, I. Waisberg, F. Widmann, E. Wieprecht, E. Wiezorrek, J. Woillez, S. Yazici, A. Young and G. Zins, 19 January 2022, Astronomy & Astrophysics.
DOI: 10.1051/0004-6361/202142459

More information

The team behind this result is composed of The GRAVITY Collaboration, R. Abuter (European Southern Observatory), A. Amorim (Universidade de Lisboa and CENTRA – Centro de Astrofísica e Gravitação), M. Bauböck (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics and University of Illinois), J. P. Berger (University Grenoble Alpes and European Southern Observatory), H. Bonnet (European Southern Observatory), G. Bourdarot (University Grenoble Alpes and Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics), V. Cardoso (CENTRA – Centro de Astrofísica e Gravitação and

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