Plin u neposrednoj blizini supermasivne crne rupe Sagittarius A* ima veći udio težih elemenata nego Sunce, pokazala su mjerenja svemirskog teleskopa James Webb. Analiza razdvaja nekoliko plinskih struktura u središtu Mliječne staze i otkriva kako njihovu kemiju oblikuju zvijezde, zračenje i udarni valovi.
Tim koji predvodi Nicole Ford sa Sveučilišta McGill istražio je samo središte galaksije, na prostornoj skali od desetinke parseka, odnosno približno trećine svjetlosne godine. U prihvaćenoj verziji rada za The Astronomical Journal autori procjenjuju da je udio metala u plinu takozvane Minispirale oko 80 posto viši nego u Suncu.
U astronomskom jeziku metali nisu samo željezo ili nikal. Taj naziv obuhvaća sve elemente teže od vodika i helija, uključujući neon, argon i sumpor. Njihove količine pomažu rekonstruirati kako su prethodne generacije zvijezda obogatile plin iz kojeg nastaju nove zvijezde i planeti.
Različite struje u istom malom području
Sagittarius A* okružen je plinom, prašinom i gustom populacijom zvijezda. Dio ioniziranog plina tvori strukturu poznatu kao Minispirala, s nekoliko krakova i središnjom prečkom. Na snimci se pojedine struje mogu preklapati, što otežava određivanje njihova sastava.
Webbov instrument MIRI omogućio je da se uz položaj izmjeri i spektar: raspored intenziteta svjetlosti po valnim duljinama. Spektralne linije različitih iona otkrivaju kemijski sastav i uvjete u plinu, dok pomak linija pokazuje njegovo gibanje prema nama ili od nas.
Istraživači su tako razdvojili prečku, sjeverni krak i nekoliko zbijenih nakupina plina. Među posljednjima je i poznata struktura X7. Za neke su nakupine izmjerili brzine prema nama veće od približno 600 kilometara u sekundi.
Željezo i nikal otkrivaju što se dogodilo s prašinom
Ukupna zastupljenost težih elemenata upućuje na obogaćen galaktički okoliš, ali nisu svi elementi jednako zastupljeni u samom plinu. Željezo i nikal često su vezani u čvrstim zrncima prašine. Kada se zrnca razore, dio tog materijala ponovno prelazi u plin i postaje vidljiv u njegovu spektru.
Nalazi pokazuju da je prašina u Minispirali snažno izmijenjena. U sjevernom kraku i brzim zbijenim strukturama osobito se ističe nikal u plinu, što autori povezuju s mogućim jačim razaranjem prašine. Takva slika odgovara djelovanju udarnih valova.
Veći dio ionizacije može se objasniti zračenjem obližnjih vrućih Wolf–Rayetovih zvijezda. U najbržim nakupinama dodatni tragovi upućuju i na lokalno djelovanje udarnih valova.
Kemija utječe na opskrbu crne rupe
Sastav plina važan je i za razumijevanje zašto je Sagittarius A* razmjerno mirna supermasivna crna rupa. Teži elementi utječu na hlađenje plina, a hlađenje na njegovo zgušnjavanje i ponašanje u toku prema crnoj rupi.
Slične zastupljenosti metala u zbijenim nakupinama i okolnoj Minispirali podupiru mogućnost zajedničkog podrijetla materijala. To još ne određuje koliko će ga završiti u crnoj rupi niti kada bi se njezina aktivnost mogla promijeniti. Za takve procjene kemijska i kinematička mjerenja treba povezati s modelima razvoja plina.
Autori kao sljedeći korak izdvajaju osjetljivija mjerenja određenih infracrvenih linija. Ona bi trebala pomoći razlučiti koliko u malim plinskim nakupinama djeluje zračenje, a koliko udarni valovi.
