В странной гравитационной среде в центре нашей галактики астрономы обнаружили сгусток газа, вращающийся вокруг сверхмассивной черной дыры с фантастической скоростью.
Результаты исследования показывают, что черная дыра окружена вращающимся по часовой стрелке диском материала, модулированным мощным магнитным полем. Также было подтверждено то, что мы уже знали: пространство вокруг черной дыры становится аномальным.
«Мы думаем, что смотрим на горячий газовый пузырь, проносящийся вокруг Стрельца A* на орбите, похожей по размеру на орбиту планеты Меркурий, но совершающей полный оборот всего за 70 минут», — поделился астрофизик Мацек Вилгус из Max. Институт радиоастрономии им. Планка в Германии. По его словам, для этого требуется умопомрачительная скорость — около 30% от скорости света!
В начале этого года Стрелец А* (зарубежное обозначение — Sgr A*) оказался в центре внимания, когда коллаборация Event Horizon Telescope представила изображение черной дыры, которая создавалась годами. Телескопы по всему миру работали вместе, чтобы провести наблюдения за галактическим центром, которые в совокупности позволили выявить кольцо вещества в форме пончика, вращающееся вокруг Sgr A* и нагретое до невероятных температур.
Одним из телескопов, включенных в сотрудничество, является Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакама (ALMA), решетка радиотелескопов, расположенная в пустыне Атакама в Чили. Изучая данные исключительно ALMA, в отрыве от остальной части коллаборации, Вилгус и его коллеги заметили кое-что интересное.
Излучение черных дыр
В апреле 2017 года, в разгар сбора данных, галактический центр «выплюнул» рентгеновскую вспышку. Это было чистой случайностью, когда астрономы собирали данные для проекта Event Horizon Telescope. Ранее эти длинные вспышки, наблюдаемые на других длинах волн, ассоциировались со сгустками горячего газа, которые вращаются очень близко к черной дыре и движутся с очень высокой скоростью.
«Что действительно ново и интересно, так это тот факт, что такие вспышки до сих пор отчетливо присутствовали только в рентгеновских и инфракрасных наблюдениях Стрельца А*. Здесь же мы впервые видим очень сильное указание на то, что орбитальные горячие точки также присутствуют в радионаблюдениях», — отметил Вилгус.
Считается, что эти вспышки являются результатом взаимодействия горячего газа с магнитным полем, и анализ данных ALMA, проведенный командой, подтверждает это мнение. Горячая точка излучает сильно поляризованный или искривленный свет и демонстрирует признаки синхротронного ускорения — оба явления возникают в присутствии сильного магнитного поля. А свечение в радиосвете может быть результатом того, что горячая точка остывает после вспышки и становится видимой на более длинных волнах.
Анализ света, проведенный командой, предполагает, что горячая точка встроена в диск с магнитной фиксацией. Это раскаленное вещество, которое вращается вокруг черной дыры и попадает в нее, но со скоростью, которой препятствует магнитное поле. Благодаря моделированию, которое объединило данные, команда смогла обеспечить более строгие ограничения на форму и движение этого магнитного поля, а также на формирование и эволюцию горячей точки внутри него.
Но мы еще многого не знаем. Изучать черные дыры крайне сложно, и до сих пор есть некоторые странные несоответствия по сравнению с инфракрасными наблюдениями других вспышек. Команда надеется, что одновременные наблюдения будущих явлений в горячих точках в инфракрасном и радиодиапазоне помогут сгладить эти перегибы.