Der Kern der Milchstraßengalaxie war für Astronomen schon immer eine Quelle des Geheimnisses und der Faszination. Dies ist teilweise auf die Tatsache zurückzuführen, dass unser Sonnensystem in die Scheibe der Milchstraße eingebettet ist - die abgeflachte Region, die sich vom Kern nach außen erstreckt. Dies hat es ziemlich schwierig gemacht, in die Ausbuchtung im Zentrum unserer Galaxie zu sehen. Trotzdem hat sich das, was wir im Laufe der Jahre lernen konnten, als äußerst interessant erwiesen.
In den 1970er Jahren wurden Astronomen beispielsweise auf das Supermassive Black Hole (SMBH) im Zentrum unserer Galaxie aufmerksam, das als Schütze A * (Sgr A *) bekannt ist. Im Jahr 2016 bemerkten Astronomen auch ein gekrümmtes Filament, das sich anscheinend von Sgr A * aus erstreckte. Mit einer bahnbrechenden Technik hat ein Team von Astronomen des Harvard-Smithsonian-Zentrums für Astrophysik (CfA) kürzlich die qualitativ hochwertigsten Bilder dieser Struktur bis heute erstellt.
Die Studie mit dem Titel „Ein nichtthermisches Radiofilament, das mit dem galaktischen Schwarzen Loch verbunden ist?“, In der ihre Ergebnisse detailliert beschrieben werden, erschien kürzlich in Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe. Darin beschreibt das Team, wie sie das Very Large Array des National Radio Astronomy Observatory (NRAO) verwendeten, um das nicht-thermische Radiofilament (NTF) in der Nähe von Schütze A * zu untersuchen - jetzt bekannt als Sgr A West Filament (SgrAWF).
Wie Mark Morris - Professor für Astronomie an der UCLA und federführende Behörde der Studie - in einer Pressemitteilung der CfA erklärte:
„Mit unserem verbesserten Bild können wir diesem Filament jetzt viel näher am zentralen Schwarzen Loch der Galaxie folgen, und es ist jetzt nah genug, um uns anzuzeigen, dass es dort entstehen muss. Wir müssen jedoch noch mehr tun, um herauszufinden, was die wahre Natur dieses Filaments ist. “
Nach der Untersuchung des Filaments fand das Forscherteam drei mögliche Erklärungen für seine Existenz. Das erste ist, dass das Filament das Ergebnis eines einströmenden Gases ist, das einen rotierenden vertikalen Magnetfeldturm erzeugen würde, wenn es sich dem Ereignishorizont von Sgr A * nähert und diesen einfädelt. Innerhalb dieses Turms würden Partikel Funkemissionen erzeugen, wenn sie beschleunigt werden und sich um Magnetfeldlinien drehen, die sich vom Schwarzen Loch aus erstrecken.
Die zweite Möglichkeit besteht darin, dass das Filament ein theoretisches Objekt ist, das als kosmische Kette bekannt ist. Dies sind im Grunde lange, extrem dünne kosmische Strukturen, die Massen- und elektrische Ströme tragen, von denen angenommen wird, dass sie von den Zentren der Galaxien wandern. In diesem Fall könnte die Zeichenfolge von Sgr A * erfasst worden sein, wenn sie zu nahe gekommen ist und ein Teil ihren Ereignishorizont überschritten hat.
Die dritte und letzte Möglichkeit besteht darin, dass es keine wirkliche Assoziation zwischen dem Filament und Sgr A * gibt und die Positionierung und Richtung, die es gezeigt hat, nur zufällig ist. Dies würde bedeuten, dass es im Universum viele solcher Filamente gibt, und dieses wurde zufällig in der Nähe des Zentrums unserer Galaxie gefunden. Das Team ist jedoch zuversichtlich, dass ein solcher Zufall höchst unwahrscheinlich ist.
Als Jun-Hui Zhao vom Harvard-Smithsonian-Zentrum für Astrophysik in Cambridge und Co-Autor des Papiers sagte:
„Ein Teil des Nervenkitzels der Wissenschaft besteht darin, auf ein Rätsel zu stoßen, das nicht einfach zu lösen ist. Wir haben noch keine Antwort, aber der Weg dorthin ist faszinierend. Dieses Ergebnis motiviert Astronomen, Radioteleskope der nächsten Generation mit modernster Technologie zu bauen. “
Alle diese Szenarien werden derzeit untersucht, und jedes hat seine eigenen Auswirkungen. Wenn die erste Möglichkeit zutrifft - bei der das Filament durch das Ausstoßen von Partikeln durch Sgr A * verursacht wird -, könnten Astronomen wichtige Informationen darüber erhalten, wie Magnetfelder in einer solchen Umgebung funktionieren. Kurz gesagt, es könnte zeigen, dass Magnetfelder in der Nähe eines SMBH eher geordnet als chaotisch sind.
Dies könnte bewiesen werden, indem Partikel untersucht werden, die weiter von Sgr A * entfernt sind, um festzustellen, ob sie weniger energetisch sind als diejenigen, die näher daran liegen. Die zweite Möglichkeit, die kosmische Stringtheorie, könnte getestet werden, indem Follow-up-Beobachtungen mit dem VLA durchgeführt werden, um festzustellen, ob sich die Position des Filaments verschiebt und sich seine Partikel mit einem Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit bewegen.
Sollte sich letzteres als richtig erweisen, wäre dies der erste Beweis dafür, dass theoretische kosmische Strings tatsächlich existieren. Es würde Astronomen auch ermöglichen, weitere Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie durchzuführen und zu untersuchen, wie die Schwerkraft unter solchen Bedingungen funktioniert und wie die Raumzeit beeinflusst wird. Das Team bemerkte auch, dass die Biegung des Filaments, selbst wenn das Filament nicht physisch mit Sgr A * verbunden ist, immer noch ziemlich aussagekräftig ist.
Kurz gesagt, die Biegung scheint mit einer Stoßwelle zusammenzufallen, wie sie ein explodierender Stern verursachen würde. Dies könnte bedeuten, dass einer der massiven Sterne, der Sgr A * umgibt, in der Vergangenheit in der Nähe des Filaments explodierte und die notwendige Stoßwelle erzeugte, die den Verlauf des einströmenden Gases und seines Magnetfelds veränderte. All diese Rätsel werden Gegenstand von Nachuntersuchungen sein, die mit der VLA durchgeführt wurden.
Der Co-Autor Miller Goss vom National Radio Astronomy Observatory in New Mexico (und Co-Autor der Studie) sagte: „Wir werden weiter jagen, bis wir eine solide Erklärung für dieses Objekt haben. Und wir wollen als nächstes noch bessere und aufschlussreichere Bilder produzieren. “
