Các nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý Ngoài Trái đất Max Planck đã xác định được một cấu trúc khí chưa từng có quay quanh lỗ đen siêu lớn Sagittarius A*. Đội hình được đặt tên là G2t. Thiên thể này nằm ở trung tâm Dải Ngân hà, ở khoảng cách xấp xỉ 27 nghìn năm ánh sáng tính từ hành tinh Trái đất. Việc phát hiện xảy ra dựa trên các quan sát được thực hiện ở Chile bởi Đài thiên văn Nam châu Âu. Các nhà khoa học đã sử dụng Kính thiên văn Rất lớn để lập bản đồ vùng trung tâm của thiên hà với độ chính xác quang học cao.
Phát hiện thiên văn này cung cấp bằng chứng cụ thể về bản chất của hai đám mây khí khác là G1 và G2. Các chuyên gia đã tranh luận về nguồn gốc của những thành tạo này trong nhiều năm trên các diễn đàn khoa học. Các phép đo gần đây cho thấy ba cấu trúc này có đặc điểm quỹ đạo gần như giống hệt nhau. Sự liên kết này cho thấy sự hình thành chung của vật liệu khí. Giả thuyết trước đây cho rằng chúng là những cấu trúc độc lập chứa các ngôi sao ẩn đã mất đi sức mạnh với dữ liệu mới được thu thập bởi thiết bị của Chile.
Thiết bị tiên tiến lập bản đồ quỹ đạo ba chiều
Việc chụp ảnh đòi hỏi phải sử dụng công nghệ tiên tiến gắn liền với kính thiên văn chính. Công cụ ERIS có thể ghi lại môi trường động gần trung tâm thiên hà với độ rõ nét chưa từng có. Các ngôi sao và đám mây khí di chuyển với tốc độ rất cao trong khu vực này. Lực hấp dẫn cực mạnh do Nhân Mã A* tạo ra ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của mọi vật chất xung quanh. Các nhà thiên văn học đã cố gắng tách tín hiệu khỏi đám mây mới trong bối cảnh thị giác hỗn loạn ở khu vực trung tâm.
Hệ thống ERIS kết hợp hình ảnh có độ phân giải cao với các kỹ thuật quang phổ tiên tiến. Sự tích hợp công nghệ này giúp tái tạo lại chính xác quỹ đạo ba chiều của các đám mây khí. Các nhà nghiên cứu đã thu được quang phổ chi tiết cho thấy vận tốc riêng và thành phần hóa học của các cấu trúc. Năng lực kỹ thuật của thiết bị Chile là nền tảng trong việc lập bản đồ đường đi của thiên thể. Nếu không có độ chính xác quang học này, việc phân tách trực quan giữa các đám mây G1, G2 và G2t sẽ là không thể.
Dữ liệu thô cho thấy các đám mây chiếm một diện tích cực nhỏ ở trung tâm hình ảnh được đài quan sát xử lý. Nhóm các nhà vật lý thiên văn đã đo các vị trí với sai số tối thiểu. Bản đồ ba chiều đã loại trừ một số lý thuyết thay thế về thành phần trung tâm của Dải Ngân hà. Môi trường hỗn loạn đòi hỏi phải hiệu chỉnh liên tục các gương của kính thiên văn để bù đắp cho sự biến dạng của khí quyển Trái đất.
Sự tương đồng về quỹ đạo loại trừ sự hiện diện của các ngôi sao ẩn
Đám mây G2t xuất hiện rõ ràng trong các bộ dữ liệu được xử lý gần đây nhất ở Đức. Nó được định vị trên một quỹ đạo gần như chồng lên các quỹ đạo của cấu trúc G1 và G2. Các nhà thiên văn học chỉ nhận thấy những chuyển động quay tương đối nhỏ giữa ba thể khí. Xác suất toán học của ba ngôi sao riêng biệt có quỹ đạo gần như vậy giáp nhau một cách độc lập bằng 0. Vật lý quỹ đạo chỉ ra một sự kiện tạo ra cục bộ.
Các quan sát xác nhận sự chuyển động đồng bộ của các đám mây trong một vùng đặc xung quanh lỗ đen trung tâm. Việc phát hiện cấu trúc thứ ba củng cố việc phân tích hình thái của sự hình thành khí. Việc hiểu được môi trường khắc nghiệt ở lõi thiên hà phụ thuộc vào việc lập danh mục các vật thể nhỏ hơn này. Các nhà khoa học hiện coi bộ ba đám mây là một phần của cùng một hiện tượng vật lý thiên văn liên tục.
Cấu hình quỹ đạo cho thấy sự xuất hiện của vật liệu không xảy ra ngẫu nhiên ở ngoài vũ trụ. Nhóm châu Âu đã dành nhiều tháng để phân tích vận tốc hướng tâm nhằm xác nhận mối liên hệ giữa các thiên thể. Sự giống nhau về thông số dịch chuyển chắc chắn loại bỏ lý thuyết về các ngôi sao trung tâm được ngụy trang bởi bụi vũ trụ. Hành vi của khí tuân thủ nghiêm ngặt các định luật cơ học thiên thể dưới tác dụng hấp dẫn cực độ.
Hệ thống nhị phân xuất hiện như là nguồn nguyên liệu chính
Sự giống nhau về quỹ đạo đã hướng cuộc điều tra tới một nguồn gốc chung. Các nhà thiên văn học cho rằng hệ thống sao đôi của các ngôi sao lớn IRS16SW có khả năng là nguyên nhân gây ra sự phóng thích vật chất khí. Cặp sao này quay quanh lỗ đen Sagittarius A* với tốc độ cao. Sự chuyển động liên tục của các ngôi sao khổng lồ giải phóng một lượng lớn khí vào không gian vũ trụ. Lực ly tâm và gió sao cường độ cao đẩy vật chất ra khỏi hệ nhị phân.
Quá trình giải phóng khí xảy ra một cách rời rạc theo thời gian. Đài quan sát đã xác định các đặc điểm cụ thể trong động lực phóng của hệ thống IRS16SW:
- Vật chất thoát khỏi lực hấp dẫn của các ngôi sao với các xung không đều trong quá trình dịch chuyển.
- Gió sao đẩy khí thẳng về phía quỹ đạo của lỗ đen siêu lớn.
- Chuyển động quay tăng tốc của hệ nhị phân tạo ra các góc hơi khác nhau cho mỗi lần phóng vật liệu.
Khi cặp sao IRS16SW di chuyển qua trung tâm thiên hà, các đám mây sẽ tan ra vào những thời điểm khác nhau. Sự khác biệt về thời gian này dẫn đến các quỹ đạo có những biến đổi nhỏ về độ nghiêng và tốc độ. Cách giải thích cơ học đã giải quyết được phần lớn cuộc tranh luận mang tính học thuật về thành phần của các dị thường được quan sát thấy trong những thập kỷ gần đây. Mô hình toán học do các nhà nghiên cứu Đức tạo ra hoàn toàn phù hợp với dữ liệu trực quan được thu thập ở Chile.
Động lực cực độ xung quanh lỗ đen siêu lớn
Cốt lõi của Dải Ngân hà là nơi có môi trường có điều kiện vật chất khắc nghiệt. Lỗ đen siêu lớn có khối lượng tương đương khoảng bốn triệu lần khối lượng Mặt trời. Lực hấp dẫn khổng lồ thu hút các ngôi sao, bụi và các đám mây khí đến chân trời sự kiện của nó. Các vật thể thiên thể đạt tốc độ ấn tượng khi di chuyển theo quỹ đạo xoắn ốc. Khu vực này thể hiện hoạt động năng lượng liên tục và có tính bạo lực cao.
Việc phát hiện ra đám mây G2t bổ sung thêm một phần cơ bản cho câu đố về động lực học trung tâm của thiên hà. Các cấu trúc khí có chức năng như một kho chứa vật chất cung cấp cho các quá trình gần lỗ đen. Sự tương tác liên tục giữa các thiên thể định hình nên kiến trúc của trung tâm thiên hà. Lực hấp dẫn của Nhân Mã A* đóng vai trò như chất dẫn vô hình chi phối chuyển động của mọi vật chất cục bộ.
Các quan sát trong tương lai tập trung vào các tương tác phức tạp
Bức ảnh cuối cùng được chụp bởi Kính thiên văn Rất lớn cho thấy một cụm sao sáng và các sợi khí dày đặc. Lỗ đen Sagittarius A* vẫn hoàn toàn vô hình ở trung tâm bức ảnh. Sự hiện diện của điểm kỳ dị chỉ được thể hiện rõ ràng bằng chuyển động tăng tốc của các vật thể xung quanh nó. Đám mây G2t dường như được tích hợp hoàn hảo vào tập hợp quỹ đạo của các cấu trúc G1 và G2.
Chế độ xem toàn cảnh này cho phép các nhà khoa học bối cảnh hóa vị trí tương đối của các đám mây trong môi trường hỗn loạn. Hình ảnh củng cố sự phức tạp về cấu trúc của vùng sâu nhất của Dải Ngân hà. Việc giám sát liên tục ba đám mây sẽ giúp lập bản đồ sự phát triển của khí trong những năm tới.
Các chiến dịch quan sát ở sa mạc Chile tiếp tục theo dõi trung tâm thiên hà. Các nhà thiên văn học có kế hoạch sử dụng công cụ ERIS để xác định các đám mây khác có thể được hệ thống nhị phân IRS16SW đẩy ra. Độ chính xác của các phép đo quang phổ đảm bảo việc mở rộng kiến thức về tính chất vật lý của các lỗ đen siêu lớn.
