由多恒星轨道干涉天体测量得到的银河系中心质量分布
星系天体物理
2021-12-15 v1 天体物理仪器与方法
广义相对论与量子宇宙学
摘要
绕银河系中心致密射电源 Sgr A* 运行的恒星是对最近大质量黑洞周围引力场的高精度探针。除三十年来自适应光学辅助天体测量(NACO / VLT)与光谱(SINFONI / VLT、NIRC2 / Keck 和 GNIRS / Gemini)外,自 2016/2017 年起我们通过四望远镜干涉光束合成器 GRAVITY / VLTI 获得了 30-100 mu-as 天体测量,在合并一夜数据时灵敏度达 mK = 20。我们展示了在单望远镜衍射极限内多颗恒星的同步探测,说明了干涉测量的威力。恒星 S2、S29、S38 和 S55 的新数据在 2021 年 3 月至 7 月间产生了显著加速度,因为这些恒星在 2018 至 2023 年间经过其轨道近心点。这使得对 Sgr A* 周围引力势的高精度确定成为可能。我们的数据与围绕单一中心质点的一般相对论轨道极为吻合,M = 4.30 x 10^6 M_sun,精度约 +-0.25%。我们将 S2 轨道中史瓦西进动探测的显著性提升至 7 sigma。假设合理的密度轮廓,S2 远心点内(= 0.23" 或 2.4 x 10^4 R_S)的扩展质量分量必须为 3000 M_sun(1 sigma),即 M 的 0.1%。加入在更大半径绕 Sgr A* 运行的 13 颗恒星的包络质量测定,初步看到 Sgr A* 之外超额质量的最内半径为 r = 2.5" >= S2 远心点的 10 倍。这与由空间分辨光度函数得到的恒星质量分布(含恒星级黑洞)完全吻合。
引用
@article{arxiv.2112.07478,
title = {The mass distribution in the Galactic Centre from interferometric astrometry of multiple stellar orbits},
author = {GRAVITY Collaboration and R. Abuter and N. Aimar and A. Amorim and J. Ball and M. Bauböck and J. P. Berger and H. Bonnet and G. Bourdarot and W. Brandner and V. Cardoso and Y. Clénet and Y. Dallilar and R. Davies and P. T. de Zeeuw and J. Dexter and A. Drescher and F. Eisenhauer and N. M. Förster Schreiber and A. Foschi and P. Garcia and F. Gao and E. Gendron and R. Genzel and S. Gillessen and M. Habibi and X. Haubois and G. Heißel and T. Henning and S. Hippler and M. Horrobin and L. Jochum and L. Jocou and A. Kaufer and P. Kervella and S. Lacour and V. Lapeyrère and J. -B. Le Bouquin and P. Léna and D. Lutz and T. Ott and T. Paumard and K. Perraut and G. Perrin and O. Pfuhl and S. Rabien and J. Shangguan and T. Shimizu and S. Scheithauer and J. Stadler and A. W. Stephens and O. Straub and C. Straubmeier and E. Sturm and L. J. Tacconi and K. R. W. Tristram and F. Vincent and S. von Fellenberg and F. Widmann and E. Wieprecht and E. Wiezorrek and J. Woillez and S. Yazici and A. Young and G. Zins},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.07478},
year = {2021}
}
备注
published in A&A