Co se děje v centru Mléčné dráhy?

Astronomové s napětím očekávají nadcházející test Einsteinovy obecné teorie relativity, a to díky novému objevu, který se týká hvězdy S0-2 obíhající velmi blízko kolem supermasivní černé díry o hmotnosti 4 milióny Sluncí v nitru naší Galaxie. Až do současnosti byla hvězda S0-2 považována za binární systém, v němž dvě hvězdy navzájem obíhají kolem sebe. Pokud by se skutečně jednalo o dvojhvězdu, zkomplikovalo by to nastávající test gravitace. Z nových výzkumů však vyplývá, že S0-2 je osamělou hvězdou.

V článku publikovaném nedávno v časopise Astrophysical Journal uvedla skupina astronomů, jejichž vedoucím byl vědecký pracovník Devin Chu of Hilo z UCLA (University of California, Los Angeles), že hvězda S0-2 s největší pravděpodobností není dvojhvězdou, ale osamělou stálicí. Je dostatečně hmotným tělesem k uskutečnění rozhodujících měření, která chtějí astronomové provést k ověření Einsteinovy teorie relativity.

Výzkumníci uskutečnili svůj objev na základě získaných spektroskopických měření hvězdy S0-2 pomocí spektrografu OH-Suppressing Infrared Imaging Spectrograph (OSIRIS) a systému adaptivní optiky (Laser Guide Star Adaptive Optics) na dalekohledu W. M. Keck Observatory s průměrem objektivu 10 metrů.

„Toto byla první studie ke zjištění, zda je objekt S0-2 spektroskopickou dvojhvězdou,“ říká hlavní autor výzkumu Devin Chu of Hilo, postgraduální student astronomie z UCLA's Galactic Center Group. „To je mimořádně užitečné. Studie nám poskytuje jistotu, že objekt S0-2 nebude mít vliv na naši schopnost změřit gravitační rudý posuv.“

Einsteinova obecná teorie relativity předpovídá, že světlo procházející skrz silné gravitační pole je ovlivněno tak, že jeho vlnová délka se prodlužuje – jedná se o tzv. červený gravitační posuv. Astronomové očekávají přímé změření tohoto jevu na jaře letošního roku, jakmile se hvězda S0-2 nejvíce přiblíží k supermasivní černé díře v centru naší Galaxie (Mléčné dráhy). To vědcům z UCLA Galactic Center Group umožní být svědkem toho, zda se hvězda ovlivněná maximální gravitační silou bude chovat v souladu s Einsteinovou teorií relativity.

„Bude se jednat o první takový druh měření,“ říká spoluautor studie Tuan Do, zástupce ředitele Galactic Center Group, UCLA. „Gravitace je nejméně prozkoumaná síla ve vesmíru. Einsteinova teorie relativity prošla doposud různými zkouškami, takže pokud by zde byly naměřeny odchylky, samozřejmě to vyvolá mnoho otázek o podstatě gravitace.“

„Na tuto příležitost čekáme již 16 let,“ říká Devin Chu of Hilo. „Jsme již dychtiví pozorovat, jak se hvězda bude chovat pod vlivem mohutné přitažlivosti černé díry. Bude se S0-2 řídit podle předpokladu Einsteinovy teorie relativity nebo bude vzdorovat našim současným zákonům fyziky? Již brzy se o tom přesvědčíme.“

Studie rovněž vnesla nové světlo na doposud neznámý zrod hvězdy S0-2 a její bezprostřední okolí ve hvězdokupě označované jako S-Star Cluster. Fakt, že tyto hvězdy existují tak blízko supermasivní černé díry, je zvláštní vzhledem k tomu, že jsou velmi mladé. Jak mohly vzniknout v tak nepřátelském prostředí, je záhadou.

„Vznik hvězd v centru Galaxie není snadný, protože velmi silná gravitace černé díry může roztrhat oblaka plynu ještě předtím, než dojde k jejich smrštění a k vytvoření hvězdy,“ vysvětluje Tuan Do. „S0-2 je velmi zvláštní a tajemná hvězda,“ dodává Devin Chu of Hilo. „Nevidíme zde v blízkosti supermasivní černé díry typicky mladou horkou hvězdu vytvořenou obvyklou cestou. To znamená, že S0-2 musela vzniknout odlišným způsobem.“

Existuje několik teorií, které poskytují možná vysvětlení. „Byli jsme schopni určit horní limit hmotnosti hvězdného průvodce pro S0-2,“ říká Devin Chu of Hilo. Toto nové vymezení umožňuje astronomům lépe pochopit tento neobvyklý objekt. „Hvězdy hmotné jako S0-2 téměř vždycky mají svého průvodce. Máme štěstí, že v tomto případě tomu tak není, což dělá měření relativistických efektů snadnější. Avšak rovněž to prohlubuje záhadu vzniku této hvězdy,“ dodává Tuan Do.

Skupina Galactic Center Group nyní plánuje výzkum i dalších hvězd hvězdokupy S-Stars obíhajících kolem supermasivní černé díry a doufají, že se jim podaří rozhodnout mezi různými teoriemi a pokusí se vysvětlit, proč je objekt S0-2 osamělou hvězdou.

Hvězda S0-2 má 15× větší hmotnost než Slunce a kolem středu Galaxie oběhne jednou za 15,2 roků. Její vzdálenost od galaktického centra kolísá od 30 AU do 120 AU. A právě do nejbližšího bodu své dráhy se hvězda dostane letos na jaře. Gravitace supermasivní černé díry zvýší rychlost hvězdy až na 30 miliónů kilometrů za hodinu. A na tento okamžik astronomové čekají.

Zdroj: https://phys.org/news/2018-02-astronomers-s0-star-ready-big.html a http://www.keckobservatory.org/recent/entry/S02_Single

autor: František Martinek