АстрофизикаНовости

Газовый пузырь, вращающийся вокруг сверхмассивной черной дыры нашей галактики, раскрывает ее тайны

Пока телескоп Event Horizon собирал данные для своего нового замечательного изображения сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, Стрельца А*, легион других телескопов, включая три рентгеновские космические обсерватории НАСА, также наблюдали за ней (это было в апреле 2017 года). Но именно с помощью наземного телескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) астрономы заметили признаки "горячей точки", вращающейся вокруг сверхмассивной черной дыры. Считается, что это пузырь очень горячего газа. Анализ его поведения должен помочь лучше понять динамическое окружение объекта.

Когда телескоп Event Horizon Telescope (EHT) наблюдал за Стрельцом А* в апреле 2017 года, чтобы получить новое изображение, представленное недавно, ученые коллаборации также просканировали черную дыру с помощью 8 установок, обнаруживающих различные длины волн света.

Таким образом, они собрали рентгеновские данные из: рентгеновской обсерватории Чандра НАСА, сети ядерных спектроскопических телескопов (NuSTAR) и обсерватории Нила Герелса Свифта; радио от восточноазиатского интерферометра со сверхдлинной базой (VLBI) и глобальной 3-миллиметровой VLBI-решетки; инфракрасные изображения с телескопа Atacama Large Millimeter/submmillimeter Array (ALMA) в Европейской южной обсерватории в Чили.

Для калибровки данных EHT Вельгус и его коллеги, члены коллаборации EHT, использовали данные ALMA по Стрельцу А*, записанные одновременно с наблюдениями EHT. К удивлению команды, только в измерениях ALMA оказалось гораздо больше подсказок о природе черной дыры. Их открытие опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Хотя некоторые сверхмассивные черные дыры могут быть чрезвычайно активными - "пожирать" большое количество газа и пыли и ярко светить в рентгеновских лучах - Стрелец А* по сравнению с ними довольно тихий.

Поэтому телескоп ALMA во время этой кампании наблюдений для EHT совершенно случайно поймал всплеск или вспышку рентгеновской энергии, испускаемой из центра галактики в период с 6 по 12 апреля 2017 года. Ученые считают, что этот тип вспышки, ранее наблюдавшийся с помощью рентгеновских и инфракрасных телескопов, связан с так называемыми "горячими точками" - пузырями горячего газа, которые очень быстро вращаются по орбите вблизи черной дыры.

Запись вспышки рентгеновской энергии между 6 и 12 апреля 2017 года.

Вельгус, сотрудник Астрономического центра имени Николая Коперника в Польше и Инициативы по черным дырам Гарвардского университета в США, говорит в своем заявлении: "Что действительно ново и интересно, так это то, что подобные вспышки ранее отчетливо наблюдались только в рентгеновских и инфракрасных наблюдениях Стрельца А*. Здесь мы впервые видим очень сильное указание на то, что орбитальные горячие точки присутствуют и в радионаблюдениях".

Джесси Вос, аспирант Университета Радбоуда (Нидерланды), который также участвовал в этом исследовании, предполагает, что поведение этих горячих точек может быть похоже на проявление известного физического явления: "Когда инфракрасные горячие точки остывают, они становятся видимыми на более длинных волнах, таких как те, которые наблюдаются ALMA и EHT".

Пузырь космического газа объясняет загадки черных дыр

Черные дыры - это объекты, в которых гравитация настолько сильна, что ничто, даже свет, не может вырваться наружу. Горизонт событий, или "поверхность" черной дыры, отмечает эту границу невозврата, а аккреционный диск формируется веществом, вращающимся вокруг нее.

Астрономы давно считают, что вспышки возникают в результате магнитных взаимодействий внутри материала этого аккреционного диска, в частности, очень горячего газа с магнитным полем, окружающим черную дыру. Новые данные подтверждают эту идею. Соавтор Моника Мосцибродзка из Университета Радбоуда отмечает: "Теперь мы находим убедительные доказательства магнитного происхождения этих вспышек, а наши наблюдения дают нам ключ к разгадке геометрии процесса. Новые данные чрезвычайно полезны для построения теоретической интерпретации этих событий".

ALMA позволяет астрономам изучать поляризованное радиоизлучение от Стрельца А*, которое может быть использовано для выявления магнитного поля черной дыры. Команда использовала эти наблюдения и теоретические модели, чтобы узнать больше о формировании горячей точки и среде, в которую она встроена, включая магнитное поле вокруг черной дыры. Это исследование дает гораздо более сильные ограничения на форму этого магнитного поля, чем предыдущие наблюдения, помогая астрономам понять природу центральной черной дыры Млечного Пути и ее окрестностей.

Мачек Вельгус из Института радиоастрономии имени Макса Планка в Бонне, Германия, возглавлявший исследование, объясняет: "Мы думаем, что имеем дело с пузырем горячего газа, вращающимся вокруг Стрельца А* по орбите, сходной по размеру с орбитой планеты Меркурий, но совершающим полный цикл всего за 70 минут. Это требует захватывающей дух скорости, составляющей около 30% от скорости света!"

Действительно, наблюдения подтверждают некоторые из предыдущих выводов, сделанных с помощью прибора GRAVITY на Очень большом телескопе ESO (VLT), который ведет наблюдения в инфракрасном диапазоне. Данные GRAVITY и ALMA свидетельствуют о том, что вспышка произошла от этого скопления газа, вращающегося вокруг черной дыры по часовой стрелке в небе, причем горячая точка вращается почти лоб в лоб.

Иван Марти-Видаль из Университета Валенсии в Испании, соавтор исследования, добавил: "В будущем мы сможем отслеживать горячие точки на разных частотах с помощью скоординированных многоволновых наблюдений с GRAVITY и ALMA - успех такого начинания станет настоящим шагом вперед в нашем понимании физики вспышек в центре Галактики".

Теперь команда планирует попытаться наблюдать орбитальные газовые скопления непосредственно с помощью EHT, чтобы более тщательно изучить сверхмассивную черную дыру и определить ее динамические характеристики, что позволит предсказать ее эволюцию. Вельгус заключает: "Я надеюсь, что однажды мы сможем сказать, что "знаем", что происходит в Стрельце А*".

Подпишитесь на нас: Яндекс.Новости / Вконтакте / Telegram
Back to top button