Galaktický střed -Galactic Center

Galaktický střed, jak jej vidí jeden z infračervených dalekohledů 2MASS, se nachází v jasné horní levé části snímku.

Označené místo galaktického středu.

Hvězdná mapa noční oblohy směrem ke galaktickému středu.

Galaktický střed ( nebo galaktický střed ) je rotační centrum, barycentrum , galaxie Mléčná dráha . Jeho centrálním masivním objektem je supermasivní černá díra o hmotnosti asi 4 milionů slunečních hmotností , která se nazývá Sagittarius A* , kompaktní rádiový zdroj , který je téměř přesně v galaktickém rotačním centru. Galaktický střed je od Země vzdálen přibližně 8 kiloparseků (26 000 ly) ve směru souhvězdí Střelec , Ophiuchus a Štír , kde se Mléčná dráha jeví nejjasnější, vizuálně blízko hvězdokupy Butterfly (M6) nebo hvězdy Shaula , jižně k mlhovině Pipe .

V jednom parseku od Galaktického středu je asi 10 milionů hvězd , kterým dominují rudí obři , s významnou populací masivních velegiantů a Wolf-Rayetových hvězd z tvorby hvězd v této oblasti před přibližně 1 milionem let. Jádrové hvězdy jsou malou částí mnohem širší galaktické výdutě .

Objev

Kvůli mezihvězdnému prachu podél linie pohledu nelze Galaktický střed studovat na viditelných , ultrafialových nebo měkkých (nízkoenergetických) rentgenových vlnových délkách . Dostupné informace o Galaktickém centru pocházejí z pozorování na gama záření , tvrdém (vysokoenergetickém) rentgenovém záření, infračerveném záření , submilimetrových a rádiových vlnových délkách.

Immanuel Kant uvedl v General Natural History and Theory of the Heavens (1755), že ve středu galaxie Mléčná dráha byla velká hvězda a že hvězdou by mohl být Sirius . Harlow Shapley v roce 1918 uvedl, že se zdá, že halo kulových hvězdokup obklopujících Mléčnou dráhu je soustředěno na hvězdné roje v souhvězdí Střelce, ale tmavá molekulární mračna v této oblasti brání optické astronomii ve výhledu. Na počátku 40. let 20. století Walter Baade na observatoři Mount Wilson využil podmínek válečného výpadku proudu v nedalekém Los Angeles k pátrání po centru pomocí 100palcového (250 cm) Hookerova dalekohledu . Zjistil, že v blízkosti hvězdy Alnasl (Gamma Sagittarii) je v pásech mezihvězdného prachu jeden stupeň široká prázdnota, která poskytuje poměrně jasný pohled na roje hvězd kolem jádra Galaxie Mléčná dráha. Tato mezera je od té doby známá jako Baadeho okno .

V Dover Heights v Sydney v Austrálii tým radioastronomů z Divize radiofyziky na CSIRO , vedený Josephem Lade Pawseyem , použil „ mořskou interferometrii “ k objevení některých prvních mezihvězdných a intergalaktických rádiových zdrojů, včetně Taurus A , Virgo . A a Kentaurus A. Do roku 1954 postavili 80 stop (24 m) pevnou parabolickou anténu a použili ji k provedení podrobné studie rozšířeného, ​​extrémně výkonného pásu rádiového vyzařování, který byl detekován ve Střelci. Pojmenovali intenzivní bodový zdroj blízko středu tohoto pásu Sagittarius A a uvědomili si, že se nachází v samém středu Galaxie, přestože je asi 32 stupňů jihozápadně od domnělého galaktického středu té doby.

V roce 1958 se Mezinárodní astronomická unie (IAU) rozhodla přijmout pozici Střelce A jako skutečného bodu nulové souřadnice pro systém galaktické zeměpisné šířky a délky . V rovníkovém souřadnicovém systému je umístění: RA 17 ^h 45 ^m 40,04 ^s , Dec −29° 00′ 28,1″ ( epocha J2000 ).

V červenci 2022 astronomové ohlásili objev obrovského množství prebiotických molekul , včetně RNA , v galaktickém centru galaxie Mléčná dráha .

Vzdálenost do galaktického středu

Přesná vzdálenost mezi Sluneční soustavou a galaktickým středem není jistá, i když odhady od roku 2000 zůstaly v rozmezí 24–28,4 kilosvětelných let (7,4–8,7 kiloparseků ). Nejnovější odhady z geometrických metod a standardních svíček poskytují následující vzdálenosti ke galaktickému středu:

• 7,4 ± 0,2(stat) ± 0,2(syst) popř7,4 ± 0,3 kpc (≈24 ± 1  kly )
• 7,62 ± 0,32 kpc (≈24,8 ± 1 kly )
• 7,7 ± 0,7 kpc (≈25,1 ± 2,3 kly )
• 7,94 nebo8,0 ± 0,5 kpc (≈26 ± 1,6 kly )
• 7,98 ± 0,15(stat) ± 0,20(syst) popř8,0 ± 0,25 kpc (≈26 ± 0,8 kly )
• 8,33 ± 0,35 kpc (≈27 ± 1,1 kly )
• 8,0 ± 0,3 kpc (≈25,96 ± 0,98 kly )
• 8,7 ± 0,5 kpc (≈28,4 ± 1,6 kly )
• 8,122 ± 0,031 kpc (≈26,49 ± 0,1 kly )
• 8,178 ± 0,013 (stat) ± 0,022 (syst) kpc (≈26,67 ± 0,1 kly )

Přesnému určení vzdálenosti ke Galaktickému středu, jak je stanoveno z proměnných hvězd (např . proměnné RR Lyrae ) nebo standardních svíček (např . hvězd s červeným shlukem ), brání četné efekty, mezi které patří: nejednoznačný zákon červenání ; odchylka pro menší hodnoty vzdálenosti ke galaktickému středu kvůli preferenčnímu vzorkování hvězd směrem k blízké straně galaktické výdutě v důsledku mezihvězdného zániku ; a nejistota v charakterizaci toho, jak střední vzdálenost ke skupině proměnných hvězd nalezených ve směru galaktické výdutě souvisí se vzdáleností ke galaktickému středu.

O povaze příčky Mléčné dráhy , která se rozprostírá přes Galaktický střed, se také aktivně diskutuje, přičemž odhady její poloviční délky a orientace se pohybují mezi 1–5 kpc (krátký nebo dlouhý pruh) a 10–50°. Někteří autoři zastávají názor, že Mléčná dráha má dva odlišné pruhy, jeden zasazený do druhého. Pruh je ohraničen červenými shlukovými hvězdami (viz také červený obr ); nicméně proměnné RR Lyrae nesledují prominentní galaktickou příčku. Tyč může být obklopena prstencem zvaným 5 - kpc prstenec , který obsahuje velkou část molekulárního vodíku přítomného v Mléčné dráze a většinu aktivity tvorby hvězd Mléčné dráhy . Při pohledu z galaxie Andromeda by to byl nejjasnější útvar Mléčné dráhy.

Supermasivní černá díra

V jasně bílé oblasti napravo od středu snímku je supermasivní černá díra. Tato složená fotografie pokrývá asi polovinu stupně.

Komplexní astronomický rádiový zdroj Sagittarius A se zdá být umístěn téměř přesně v galaktickém středu a obsahuje intenzivní kompaktní rádiový zdroj, Sagittarius A* , který se shoduje se supermasivní černou dírou ve středu Mléčné dráhy. Narůstání plynu na černou díru , pravděpodobně zahrnující akreční disk kolem ní, by uvolnilo energii k napájení rádiového zdroje, který je sám mnohem větší než černá díra.

Supermasivní černá díra Sagittarius A* , zobrazená dalekohledem Event Horizon Telescope .

Studie z roku 2008, která propojila radioteleskopy na Havaji, Arizoně a Kalifornii ( velmi dlouhá základní interferometrie ), změřila průměr Sagittarius A* na 44 milionů kilometrů (0,3 AU ). Pro srovnání, poloměr oběžné dráhy Země kolem Slunce je asi 150 milionů kilometrů (1,0 AU ), zatímco vzdálenost Merkuru od Slunce při největším přiblížení ( perihélium ) je 46 milionů kilometrů (0,3 AU). Průměr rádiového zdroje je tedy o něco menší než vzdálenost Merkuru ke Slunci.

Vědci z Institutu Maxe Plancka pro fyziku mimozemšťanů v Německu pomocí chilských dalekohledů potvrdili existenci supermasivní černé díry v Galaktickém centru, řádově 4,3 milionu hmotností Slunce . Pozdější studie odhadly hmotnost na 3,7 milionu nebo 4,1 milionu hmotností Slunce.

Dne 5. ledna 2015 NASA oznámila pozorování rentgenové erupce 400krát jasnější než obvykle, což je rekordman, od Sagittarius A*. Neobvyklá událost mohla být podle astronomů způsobena rozpadem asteroidu padajícího do černé díry nebo propletením siločar magnetického pole v plynu proudícím do Sagittarius A*.

Hvězdná populace

Galaktický střed Mléčné dráhy a meteor

Centrální kubický parsek kolem Sagittarius A* obsahuje asi 10 milionů hvězd . Ačkoli většina z nich jsou staré rudé obry , Galaktický střed je také bohatý na hmotné hvězdy . Dosud zde bylo identifikováno více než 100 OB a Wolf-Rayetových hvězd . Zdá se, že všechny vznikly během jediné hvězdné formace před několika miliony let. Existence těchto relativně mladých hvězd byla překvapením pro odborníky, kteří očekávali, že slapové síly z centrální černé díry zabrání jejich vzniku. Tento paradox mládí je ještě silnější pro hvězdy, které jsou na velmi těsných drahách kolem Sagittarius A*, jako jsou S2 a S0-102 . Scénáře použité k vysvětlení této formace zahrnují buď formování hvězd v masivní hvězdokupě odsazené od galaktického centra, které by po vytvoření migrovalo do své současné polohy, nebo formování hvězd v masivním kompaktním disku s akrecí plynu kolem centrální černé díry. Současné důkazy upřednostňují posledně jmenovanou teorii, protože formace prostřednictvím velkého akrečního disku pravděpodobně povede k pozorovanému samostatnému okraji mladé hvězdokupy při zhruba 0,5 parseku. Většina z těchto 100 mladých, hmotných hvězd se zdá být soustředěna v jednom nebo dvou discích, spíše než náhodně rozmístěných v centrálním parseku. Toto pozorování však neumožňuje činit v tomto bodě jednoznačné závěry.

Nezdá se, že by v současné době v galaktickém středu k formování hvězd nedocházelo, ačkoli Circumnuclear Disk molekulárního plynu, který obíhá kolem galaktického středu ve dvou parsekech, se zdá být docela příznivým místem pro vznik hvězd. Práce prezentovaná v roce 2002 Antony Starkem a Chrisem Martinem mapující hustotu plynu v oblasti 400 světelných let kolem galaktického centra odhalila hromadící se prstenec s hmotností několika miliónůkrát větší než Slunce a blízko kritické hustotě pro vznik hvězd . Předpovídají, že přibližně za 200 milionů let dojde v Galaktickém centru k epizodě výbuchu hvězd , kdy se mnoho hvězd rychle formuje a prodělávají supernovy stonásobkem současné rychlosti. Tento starburst může být také doprovázen tvorbou galaktických relativistických výtrysků , když hmota padá do centrální černé díry . Předpokládá se, že Mléčná dráha prochází výbuchem hvězd tohoto druhu každých 500 milionů let.

Kromě paradoxu mládí je s distribucí starých hvězd v Galaktickém centru spojen i „rébus stáří“. Teoretické modely předpovídaly, že staré hvězdy – které daleko převyšují mladé hvězdy – by měly mít strmě stoupající hustotu poblíž černé díry, takzvaného Bahcall-Wolfova vrcholu . Místo toho bylo v roce 2009 objeveno, že hustota starých hvězd vrcholí ve vzdálenosti zhruba 0,5 parsec od Sgr A*, pak klesá dovnitř: místo husté hvězdokupy je kolem černé "díra" neboli jádro . otvor. Bylo předloženo několik návrhů k vysvětlení tohoto záhadného pozorování, ale žádný není zcela uspokojivý. Například, ačkoliv by černá díra požírala hvězdy v její blízkosti a vytvořila by oblast nízké hustoty, tato oblast by byla mnohem menší než parsek. Vzhledem k tomu, že pozorované hvězdy jsou zlomkem celkového počtu, je teoreticky možné, že se celkové rozložení hvězd liší od toho, co bylo pozorováno, ačkoli dosud nebyly navrženy žádné věrohodné modely tohoto druhu.

Fermiho bubliny emitující gama a rentgenové záření

Galaktické gama a rentgenové bubliny

Gama a rentgenové bubliny v centru galaxie Mléčná dráha: Nahoře: ilustrace; Dole: video.

V listopadu 2010 bylo oznámeno, že kolem jádra galaxie Mléčná dráha byly detekovány dvě velké eliptické lalokové struktury energetické plazmy , nazývané „bubliny“, které vyzařují gama a rentgenové záření. Tyto takzvané "Fermiho bubliny" se rozprostírají až do vzdálenosti asi 25 000 světelných let nad a pod Galaktickým středem. Difúzní gama mlha v galaxii ztěžovala předchozí pozorování, ale objevný tým vedený D. Finkbeinerem, který stavěl na výzkumu G. Doblera, tento problém odstranil. Cenu Bruna Rossiho za rok 2014 získali Tracy Slatyer , Douglas Finkbeiner a Meng Su „za objev velké neočekávané galaktické struktury zvané Fermiho bubliny v gama záření “.

Původ bublin se zkoumá. Bubliny jsou spojeny a zdánlivě spojeny prostřednictvím energetického transportu s galaktickým jádrem pomocí sloupcových struktur energetické plazmy nazývané "komíny". Byly vidět ve viditelném světle a optická měření byla provedena poprvé v roce 2020.

Galerie

V květnu 2021 NASA zveřejnila nové snímky galaktického centra na základě průzkumů z rentgenové observatoře Chandra a dalších dalekohledů. Snímky mají průměr asi 2,2 stupně (1 000 světelných let) a délku 4,2 stupně (2 000 světelných let).

Panorama galaktického centra navazuje na předchozí průzkumy rentgenové observatoře Chandra a dalších dalekohledů. Na prvním snímku jsou rentgenové paprsky z Chandry oranžové, zelené a fialové a ukazují různé energie rentgenového záření a rádiová data z MeerKAT jsou šedá. Další obrázky ukazují jednotlivé (širokopásmové) barvy, přičemž rentgenová data Chandra jsou růžová a rádiová data MeerKAT modrá.

Složený obrázek se štítkem.

Složený obrázek.

Rentgenový a rádiový jednobarevný kompozit.

Rádio jednobarevné.

• 

  Malá část gigapixelové barevné mozaiky srdce Mléčné dráhy.

• 

  Rudé obří hvězdy koexistují s bílými hvězdami podobnými Slunci.

• 

  Bílí trpaslíci v centrálním centru Mléčné dráhy.

• 

  Střed Mléčné dráhy – snímek pořízený ISAAC, blízkým a středním infračerveným spektrometrem a kamerou VLT .

• 

  Infračervený snímek ze Spitzerova vesmírného dalekohledu .

• 

  Pohled na noční oblohu poblíž Střelce , vylepšený tak, aby vykazoval lepší kontrast a detaily v prachových pásech. Hlavní hvězdy ve Střelci jsou označeny červeně.

• 

  Centrální části Mléčné dráhy, jak byly pozorovány v blízké infračervené oblasti přístrojem NACO na VLT dalekohledu ESO .

• 

  Infračervený snímek středu Mléčné dráhy odhalující novou populaci hmotných hvězd.

• 

  Detekce neobvykle jasného rentgenového záblesku ze Sagittarius A* , supermasivní černé díry v centru galaxie Mléčná dráha .

• 

  Střed Mléčné dráhy, jak jej zobrazilo 64 radioteleskopů jihoafrického pole MeerKAT .

Okolí Galaktického centra (mapa pohledu shora).

Viz také

Poznámky a odkazy

Další čtení

• Eckart, A.; Schödel, R.; Straubmeier, C. (2005). Černá díra ve středu Mléčné dráhy . Londýn: Imperial College Press. ISBN 978-1-86094-567-0.
• Melia, Fulvio (2003). Černá díra ve středu naší galaxie . Princeton: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-09505-9.
• Melia, Fulvio (2007). Galaktická supermasivní černá díra . Princeton: Princeton University Press. ISBN 978-0-691-13129-0.

lis

• „Nový rádiový snímek MeerKAT odhaluje složité srdce Mléčné dráhy – SARAO“ . 26. ledna 2022.

externí odkazy

• Skupina galaktického centra UCLA
• Institut Maxe Plancka pro mimozemskou fyziku Skupina galaktického centra
• Galaktická supermasivní černá díra
• Černá díra ve středu Mléčné dráhy
• Temné srdce Mléčné dráhy
• Animace zobrazující oběžné dráhy hvězd poblíž středu galaxie Mléčná dráha
• Přiblížení středu Mléčné dráhy
• Hrozí dramatický nárůst výbuchů supernov
• APOD :
  • Cesta do středu galaxie
  • Galaktický mrak antihmoty
  • Rychlé hvězdy poblíž galaktického centra
  • Ve středu Mléčné dráhy
  • Hvězdná krajina galaktického středu
  • Komentované galaktické centrum
• Simulace hvězd obíhajících kolem centrální masivní černé díry Mléčné dráhy
• Galaktické centrum na arxiv.org

Souřadnice : 17 ^h 45 ^m 40,04 ^s , −29° 00′ 28,1″