ใจกลางกาแล็กซีและ Sagittarius A*

ที่ใจกลางทางพลวัตของทางช้างเผือกคือ Sagittarius A* ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุขนาดกะทัดรัดที่ระบุว่าเป็นหลุมดำมวลยวดยิ่งที่มีมวลประมาณสี่ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์

Definition

ใจกลางกาแล็กซีคือศูนย์กลางการหมุนและแรงโน้มถ่วงของทางช้างเผือก ซึ่งเป็นที่ตั้งของกระจุกดาวนิวเคลียร์และแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุขนาดกะทัดรัด Sagittarius A* ซึ่งวงโคจรของดาวฤกษ์ใกล้เคียงและการถ่ายภาพโดยตรงระบุว่าเป็นหลุมดำมวลยวดยิ่งที่มีมวลประมาณสี่ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงกระจุกดาวนิวเคลียร์หนาแน่นและสภาพแวดล้อมระหว่างดาวฤกษ์ของใจกลางกาแล็กซี วงโคจรของดาวฤกษ์ที่เผยให้เห็นมวลส่วนกลาง การระบุ Sagittarius A* ว่าเป็นหลุมดำมวลยวดยิ่ง การสะสมมวลที่มีความสว่างต่ำและการปะทุของมัน และการถ่ายภาพเงาของมันในระดับขอบฟ้าเหตุการณ์

Core questions

• หลักฐานใดที่ยืนยันว่า Sagittarius A* เป็นหลุมดำมวลยวดยิ่ง?
• วงโคจรของดาวฤกษ์ใกล้ศูนย์กลางถูกนำมาใช้ในการหามวลส่วนกลางได้อย่างไร?
• เหตุใด Sagittarius A* จึงจางมากเมื่อเทียบกับนิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์?
• การถ่ายภาพในระดับขอบฟ้าเหตุการณ์เผยให้เห็นอะไรเกี่ยวกับหลุมดำ?

Key theories

วงโคจรของดาวฤกษ์เป็นมาตราส่วนของหลุมดำ

การติดตามดาวฤกษ์แต่ละดวงในวงโคจรแบบเคปเลอร์รอบจุดมวลส่วนกลางที่มองไม่เห็นมานานหลายทศวรรษ ให้ผลลัพธ์เป็นมวลประมาณสี่ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ที่จำกัดอยู่ในบริเวณเล็กๆ ซึ่งจำเป็นต้องมีหลุมดำมวลยวดยิ่ง

การทดสอบสัมพัทธภาพทั่วไปใกล้ Sgr A*

วงโคจรของดาวฤกษ์ S2 แสดงการเลื่อนแดงเชิงความโน้มถ่วงและการเคลื่อนที่ล่วงหน้าแบบสัมพัทธภาพ ซึ่งยืนยันสัมพัทธภาพทั่วไปในสภาวะสนามแรงสูงรอบหลุมดำส่วนกลาง

เงาของหลุมดำ

การแทรกสอดระยะไกลมาก (Very-long-baseline interferometry) ได้แยกแยะวงแหวนของการปล่อยพลังงานรอบความหดหู่ของความสว่างส่วนกลางที่ Sgr A* ซึ่งสอดคล้องกับเงาที่คาดการณ์ไว้สำหรับหลุมดำที่มีมวลที่อนุมานได้

Clinical relevance

Sagittarius A* เป็นหลุมดำมวลยวดยิ่งที่อยู่ใกล้ที่สุดและเป็นห้องปฏิบัติการที่ดีที่สุดสำหรับการทดสอบแรงโน้มถ่วงในสภาวะสนามแรงสูงและการสะสมมวลของหลุมดำ การสงบนิ่งของมันยังให้ข้อมูลว่านิวเคลียสของกาแล็กซีสลับระหว่างช่วงที่ทำงานและช่วงที่สงบนิ่งได้อย่างไร

History

แหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุ Sagittarius A* ถูกค้นพบในปี 1974 การเฝ้าติดตามวงโคจรของดาวฤกษ์ด้วยอินฟราเรดตลอดช่วงทศวรรษ 1990 และ 2000 ซึ่งนำโดยทีมอิสระ ได้กำหนดมวลของมัน ซึ่งเป็นผลงานที่ได้รับการยอมรับด้วยรางวัลโนเบล ผลกระทบสัมพัทธภาพในวงโคจรของ S2 ถูกตรวจพบในปี 2018 และกล้องโทรทรรศน์ Event Horizon ได้ถ่ายภาพเงาของมันในปี 2022

Key figures

• Reinhard Genzel
• Andrea Ghez
• Donald Lynden-Bell

Seminal works

• ghez2008
• genzel2010
• eht2022

Frequently asked questions

หลุมดำที่ใจกลางกาแล็กซีมีขนาดใหญ่แค่ไหน?

Sagittarius A* มีมวลประมาณสี่ล้านเท่าของดวงอาทิตย์ มีขนาดกะทัดรัดพอที่รัศมีแรงโน้มถ่วงของมันเทียบได้กับวงโคจรของดาวพุธ ซึ่งเล็กกว่าวงโคจรของดาวฤกษ์ที่ใช้ในการวัดมาก

เหตุใดหลุมดำส่วนกลางของเราจึงไม่ส่องแสงเหมือนเควซาร์?

ปัจจุบัน Sagittarius A* กำลังสะสมก๊าซน้อยมาก ดังนั้นจึงแผ่รังสีออกมาอย่างอ่อน เควดซาร์และนิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์อื่นๆ ส่องแสงเนื่องจากการไหลเข้าของสสารที่ใหญ่กว่ามากทำให้จานสะสมมวลของพวกมันร้อนขึ้นจนมีความสว่างมหาศาล