2014.11.25. - Gázáramok a Tejútrendszer centrumában

Egy német vezetésű kutatócsoport új észlelési eredményeket közölt a Tejútrendszer centrumában még 2011-ben felfedezett G2 jelű gázködről, ami nagy valószínűséggel egy nagyobb gázáram része lehet.

A G2 jelű gázködöt Stefan Gillessen (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, MPE) és munkatársai fedezték fel 2011-ben. Nagyon elnyúlt pályán kering a galaktikus centrum körül, a 2013-as megfigyelések szerint pedig már túl is jutott pályájának a központi fekete lyukhoz legközelebbi pontján, amikor is mintegy 20 fényórányira - ez valamivel több, mint 20 milliárd kilométer vagy körülbelül 2 ezer Schwarzschild-sugár - közelítette meg a monstrumot. A VLT távcsőegyüttes SINFONI műszerével végzett új infravörös megfigyelések megerősítik a gázfelhőnek a rendkívül erős gravitációs tér következtében kialakuló árapály-erők hatására történő szétszakadását. Bár a gázköd alakja és pályája jó egyezést mutat a modellek előrejelzéseivel, eddig még nem sikerült jelentős intenzitású nagy energiájú emissziót kimutatni a terület irányából, ami a kapcsolódó lökéshullám-front miatt várható lenne. A gázfelhő egy jóval kiterjedtebb gázáram része lehet, amely az egyik magyarázó modell szerint nagy tömegű csillagok által fújt csillagszélből állhatott össze.

A G2 gázcsomó a VLT SINFONI műszerének 2014 áprilisában készült infravörös felvételén. A vörös színnel jelölt gázköd néhány ezer km/s-os sebességgel közelít a kereszttel jelölt, 4 millió naptömegnyi fekete lyukhoz. A kék gázfelhő már áthaladt pályájának a fekete lyukhoz legközelebbi pontján és ismét távolodik. Az eredetileg gömbszimmetrikus gázcsomót a nagyon erős gravitációs tér körülbelül 50-szeresen megnyújtotta a mozgás irányában. A vörös és a kék színnel jelölt rész közötti távolság most a Nap-Föld távolság mintegy 900-szorosának felel meg. A folytonos vonal a gázcsomó számított pályáját jelzi, míg a szaggatott az S2 jelű, legpontosabban ismert pályájú csillagét. A közelben található csillagok pozícióit szürke körök mutatják.
[MPE]

Az adatok alaposabb elemzése Gillessen szerint azonban meglepetéssel szolgált. Tíz évvel ezelőtt felfedeztek egy másik gázködöt is a centrumban, a G1 jelűt, ami az új észlelések alapján kapcsolatban állhat a G2-vel, hiszen meglepően hasonló pályán keringenek a Tejútrendszer középpontja körül. A halvány, elmosódott G1 a 2004 és 2008 közötti felvételeken látható, az MPE-csoport ezek alapján meg tudta határozni a pályáját, ebből pedig kiderült, hogy már 2001-ben áthaladt a pericentrumon. A pályák hasonlósága azt sugallja, hogy a G1 körülbelül 13 évvel jár a G2 előtt. A kutatók ezeket az információkat egy olyan modellbe illesztették, amely figyelembe veszi a pericentrum-átmenetek különböző időpontjait és a környező gázanyaggal való kölcsönhatás miatt kicsit eltérő pályákat is megenged. Jelen kutatás vezetője, Oliver Pfuhl (MPE) szerint az elképzelésük az, hogy a G1 és a G2 ugyanannak a gázáramnak lehetnek a csomói. Ebben az esetben pedig egyszerre lehet illeszteni és figyelemre méltó pontossággal meghatározni a két pályát.

A VLT SINFONI műszerének két év különbséggel készített felvételei a Tejútrendszer centrumáról. A G1 és G2 gázködöket kék és vörös szín jelöli, és az egyéb jelölések is ugyanazok, mint az előző képen.
[MPE]

A modell azon egyszerű feltételezésen alapul, hogy a pericentrum-átmenet után a G1 lassult a nagy tömegű fekete lyukat körülvevő vékony gázburok fékező hatása következtében. Ez az erő közel kör alakú pályára állította. Csak ezt a nagyon egyszerű feltevést használva a G1 és G2 emissziója is ugyanazon pálya mentén keresendő. Kis eltérések persze nyilván lehetnek, hiszen a modell nagyon leegyszerűsített, és valószínűleg nem vesz figyelembe lényeges fizikai körülményeket, de Gillessen szerint a jó egyezés mégis azt sugallja, hogy a G1 és a G2 ugyanannak a gázáramnak a része.

Ennek a gázáramnak a valószínű forrása egy nagy tömegű csillag szele, amely mintegy száz évvel ezelőtt kerülhetett a G2 pályája apocentrumának közelébe. Egy másik, mostanában megfogalmazott lehetőség egy nagy, kiterjedt gázburokkal körülvett csillag lenne, a legújabb VLT-adatok azonban nem támasztják alá ezt. A gázáram-elképzelés talán segíthet magyarázni a fekete lyukhoz közeli gázfelhő röntgen-emissziójának hiányát is, bár egyelőre nem világos, mi lehet az oka annak, hogy eddig nem sikerült detektálni ezt az emissziót.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• ScienceDaily 2014.11.24.