Wissenschaftler, die auf dem schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie

Wenn Wissenschaftler eine Zeitlang vermutet haben, dass ein riesiges Schwarzes Loch im Zentrum unserer Galaxie lauert, sie können noch nicht sagen, sicher ist es die Erklärung für das seltsame Verhalten beobachten. Jetzt sind Forscher näher als je zuvor in der Lage, Bild dieser Region und Sonde die Physik bei der Arbeit – möglicherweise Aufschluss über den großen Konflikt zwischen den Theorien der allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenmechanik.

Das Herzstück der Milchstraße sehen Astronomen einige verrückte Dinge. Zum Beispiel scheint etwa ein Dutzend Sternen etwas unsichtbares Objekt umkreisen. Ein Stern wurde zu einer 16-jährigen Umlaufbahn um die unsichtbaren Sache, bei der schwer vorstellen Geschwindigkeit von etwa 3.000 Meilen (5000 km) pro Sekunde gefunden. Zum Vergleich: die Sonne bewegt sich durch den Raum auf eine vergleichsweise glazialen 137 Meilen (220 Kilometer) eine Sekunde.

Basierend auf den Gesetzen der Bewegung, sollte diese Dutzend Sterne Bahnen durch die Anziehungskraft der einige massive Objekt in der Mitte der Galaxie verursacht werden. Teleskopen beobachten noch nichts da.

"Wirklich wichtig ist, dass die Bahnen einen gemeinsamen Fokus haben," sagte Astrophysiker Mark Reidof der Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in der kürzlich abgeschlossenen April 2012-Sitzung von der American Physical Society." Es gibt einen Punkt am Himmel, und es gibt nichts, was Sie auf die Bilder an dieser Stelle sehen können."

Darüber hinaus geschieht all dies in einer Region nur etwa 100 Mal so groß wie der Abstand zwischen der Erde und der Sonne – sehr klein in der galaktischen Ordnung der Dinge. [Fotos: schwarze Löcher des Universums]

Es gibt jedoch eine sehr schwache Emission von Radiowellen, die aus diesem Bereich, die Wissenschaftler Sagittarius A * (sprich: "Sagittarius A-Star") nennen. Durch den Vergleich gegen die Bewegung der Sonne rund um die Milchstraße, konnten Forscher um festzustellen, dass dieses Objekt kaum überhaupt – weniger als 1 Kilometer (0,62 Meilen) eine zweite, viel Bewegung ist langsamer als die Rate, die die Erde um die Sonne dreht.

Sagittarius A * jedes Objekt moderat-Masse, es wahrscheinlich würde durch die Schwerkraft von nahen Objekten gezogen werden und etwas Bewegung zu erleben.

Reid sagte über das Objekt scheinbare Stille: "der einzige Weg, das dies passieren kann ist wenn Sagittarius A * an einem sehr massereichen Objekt gebunden ist."_FITTED Wenn Sie die Analyse durchführen, erhalten Sie eine untere Grenze von 4 Millionen Sonnenmassen."

Die Dichte Grenze eines schwarzen Lochs

Astronomen nicht sehen das galaktische Zentrum gut genug, um genau wie große Maßnahme Sagittarius A * ist, aber sie können mit Sicherheit sagen, dass sein Radius nicht größer als etwa zwei Zehntel ist der Abstand zwischen der Erde und der Sonne.

Das bedeutet, dass etwas Verpackung ca. 4 Millionen Mal die Masse der Sonne im Zentrum der Milchstraße, in einem Raum sitzt, die innerhalb der Umlaufbahn von Merkur passen könnte und ist im Grunde unsichtbar, produzieren viel weniger Licht als alle Sterne umkreisen sie.

Gerade jetzt, das bringt diese Objektdichte in etwa ein Achtel der theoretischen Grenze für ein schwarzes Loch. So zwar nicht Wissenschaftler sagen, auf jeden Fall das Objekt ein schwarzes Loch ist, sucht es mächtige wahrscheinlich.

"Zwar gibt es alternative Erklärungen, sie tatsächlich als die eher banal supermassive Black Hole, die fast sicher es gibt noch viel mehr fantastische würde", sagte Reid.

Eine dieser anderen, exotischen Erklärungen ist, dass eine Kugel aus einer unbekannten Sorte schwere Fermion Teilchen besteht. Aber selbst so ein Ball wäre unwahrscheinlich, dass die Dichte erforderlich, um alle Beweise zu erklären haben.

Bei näherer Betrachtung

Um endlich dieses Rätsel zu lösen, sehnen sich Astronomen, das Zentrum der Galaxie direkt abzubilden. Nicht nur ist es sehr weit entfernte und schwache, dieser Region ist schwer zu sehen, weil der Staub zwischen ihm und der Erde.

Astronomen haben vor kurzem ein Projekt namens Event Horizon Telescope begonnen. Dieses Instrument würde vielen Radio-Observatorien auf der ganzen Welt integrieren, wandeln sie in eine riesige Interferometer in der Lage, sehr präzise Messungen. Letztlich sollte die Auflösung scharf genug, um Sagittarius A * zu unterscheiden sein.

Bisher hat das Event Horizon Teleskop nur drei Observatorien in Hawaii, Kalifornien und Arizona, für eine Beobachtungszeit von zwischen 15 und 20 Stunden integriert. Aber die Astronomen hoffen, weitere Standorte und Beobachtungszeit bald hinzufügen.

"EHT ist kein Traum, es ist nicht auf dem Reißbrett" sagte Avery Broderickof Kanadas, Universität von Waterloo und der Perimeter Institute for Theoretical Physics. " "Es ist etwas, das funktioniert."

Eines der Ziele der Broderick ist nicht nur ein für allemal bestimmen, ob Sagittarius A * ein schwarzes Loch ist, sondern sondieren die Physik des Objekts.

Tests der allgemeinen Relativitätstheorie

Schwarze Löcher überspannen die beiden erfolgreichsten Theorien der Physik: eine, die das Reich der sehr großen beschreibt und eine, die die Provinz des sehr kleinen beschreibt.

Schwarze Löcher extrem großen Massen aufrufen Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie, die beschreibt, wie massive Verwerfungen den Stoff von Raum und Zeit um Schwerkraft zu erstellen. Eine Erklärung für schwarze Löcher extrem kleinen räumlichen Abmessungen erfordert aber auch Quantenmechanik. [Bilder: der Urknall & frühen Universum]

So weit, sind Quantenmechanik und allgemeiner Relativitätstheorie unvereinbar. Wenn kombiniert, um schwarze Löcher zu beschreiben, die Gleichungen brechen und legen nahe, dass die Dichte eines schwarzen Lochs unendlich ist.

Obwohl der Event Horizon Telescope nur sehr vorläufige Daten bisher hervorgebracht hat, haben Broderick und seine Kollegen sie verwendet, um die Raum-Zeit-Vorhersagen der allgemeinen Relativitätstheorie zu testen.

"Auch mit vorhandenen Daten heute etwas Interessantes über die übergeordnete Struktur der astrophysikalische schwarze Löcher können wir sagen," sagte Broderick. "Wir grundsätzlich in der Lage, Abweichungen von der allgemeinen Relativitätstheorie zu unterscheiden werden.

"Allgemeine Relativitätstheorie ist sicher für den Moment, aber es wird nicht viel länger sicher zu sein."

Diese Geschichte wurde von zur Verfügung gestellt SPACE.com , eine Schwester-site zu LiveScience. Sie können auf SPACE.com Assistant Managing Editor Clara Moskowitz folgen Twitter @ClaraMoskowitz . Folgen Sie SPACE.com für die neuesten Weltraumwissenschaft und Exploration News auf Twitter @Spacedotcom und auf Facebook .