Вещество падает в массивную черную дыру в центре Млечного Пути или выбрасывается в космос? Мы пока не знаем, но исследователи Калифорнийского университета в Санта-Барбаре ищут ответы на этот и подобные вопросы.
Карл Гвинн, профессор физики UCSB, и его команда проанализировали фотографии, сделанные российским зондом «РадиоАстрон». «РадиоАстрон» был запущен в космос с космодрома Байконур в Казахстане в июле 2011 года. Одной из целей миссии было тщательное изучение рассеяния излучения пульсаров — ядер мертвых звезд — межзвездным газом. Однако ее первые наблюдения также побудили ученых присмотреться к области Стрельца A*, соответствующей местоположению сверхмассивной черной дыры в нашей Галактике. Стрелец А* наблюдается в радио-, инфракрасном и рентгеновском диапазонах.
Источником такого сильного излучения является не сама черная дыра, масса которой примерно в 4 миллиона раз превышает массу Солнца, а окружающий ее горячий газ. Этот газ подвергается воздействию очень сильного гравитационного поля черной дыры. Длины волн, которые делают Стрельца А* видимым для нас, рассеиваются межзвездным газом вдоль нашего луча зрения — так же, как свет, рассеиваемый туманом на Земле.
Однако Гвинн и его коллеги обнаружили, что изображения местности, собранные «РадиоАстроном», также имели внутри себя крошечные пятна — как бы комочки, которые как бы разбросаны по всему изображению. Оказалось, что довольно старые теории предсказывали подобное действие комков, называемых учеными субструктурами. По словам теоретика Майкла Джонсона, аспиранта Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, такие аномалии можно использовать для оценки реальных размеров источника излучения.
Дополнительные наблюдения с помощью техники VLBI (Very Long Baseline Array) и 100-метрового радиотелескопа из Грин-Бэнк, Западная Вирджиния, также показали наличие этих подструктур на изображениях области Стрельца A*. Недавние технические новшества значительно увеличили чувствительность обоих этих устройств, поэтому доказательства их существования достаточно веские. Но каков результат всего этого?
Джонсон считает, что некоторые выводы о межзвездном рассеивающем газе и величине области излучения, непосредственно связанной с черной дырой, уже можно сделать из теории в сочетании с наблюдениями. Оказывается, его размер составляет всего около 20 диаметров горизонта событий, если смотреть с Земли. Однако для того, чтобы лучше понять происходящие там сложные процессы, нам, вероятно, потребуются дополнительные наблюдения.
Хотя ни одна научная группа еще не смогла составить полную картину излучения черной дыры, астрономы сделали некоторые выводы о газе, рассеивающем это излучение, благодаря наблюдениям на более длинных волнах. Ученые не только смогли оценить размер центральной области активности Стрельца А*, но и получили новую информацию о флуктуациях межзвездной среды, порождающих это рассеяние.
Однако остается вопрос, кто первым реально визуализирует область излучения черной дыры — и, следовательно, окажется ли газ падающим на черную дыру или выбрасывается от нее в виде встречных струй. Ученые планируют провести более точные статистические тесты на наличие субструктур и провести новые наблюдения на более низких радиоволнах, где область излучения, вероятно, будет меньше и ближе к черной дыре.
