В центре нашей галактики находится сверхмассивная чёрная дыра по имени Sgr A*. Астрономы уже давно знают о её существовании и даже смогли получить её изображение в 2022 году, однако получение точных измерений размеров и активности оказалось непростой задачей.
Согласно новым данным, группа астрономов из Института Макса Планка смогла определить с высокой точностью массу и радиус Sgr A*.
Установлено, что масса Sgr A* составляет 4,297 миллиона масс Солнца, а радиус её орбиты оказался меньше радиуса орбиты Венеры вокруг Солнца. Команда установила эти параметры, изучая светящийся газ, обращающийся по орбите чёрной дыры.
Основным методом было изучение данных интерферометра «Чрезвычайно большого телескопа» Европейской Южной Обсерватории (VLTI). Учёные следили за яркими всплесками электромагнитного излучения, которые могли происходить один или два раза в день. Эти вспышки позволили астрономам отследить движение газа вокруг Sgr A*.
Команда анализировала также данные о вспышках, наблюдаемых в 2018, 2021 и 2022 годах. Комбинированные данные позволили исследователям с высокой точностью оценить массу чёрной дыры и предоставить новые независимые измерения массы чёрной дыры. Эти результаты соответствуют предыдущим оценкам.
Предыдущие измерения базировались на орбитальных траекториях звёзд вокруг Sgr A*, но проблема этого метода заключалась в том, что звёзды находятся намного дальше, чем вспышки, которые наблюдались в новом исследовании и предыдущие результаты технически были менее надёжны.
Исследователи использовали данные о гравитационном радиусе для расчёта массы Sgr A*. Гравитационный радиус объекта связан с радиальным расстоянием до объекта, это значение должно быть пропорционально массе объекта. Для Sgr A* радиус представляет собой расстояние от центра чёрной дыры до горизонта событий, который представляет собой границу между вселенной и тем, что находится внутри чёрной дыры. За горизонтом событий даже свет поддается могущественной гравитации чёрной дыры.
Расчёты показали, что гравитационный радиус Sgr A* равен примерно 0,1 астрономической единице, что составляет десятую часть расстояния от Земли до Солнца. Хотя это может показаться незначительной величиной, на самом деле это довольно большое значение — гравитационный радиус Солнца составляет около 3 километров. Это размер, до которого должно сжаться Солнце, чтобы превратиться в чёрную дыру.
«Масса, которую мы получили на основе наблюдения вспышек, находясь всего в нескольких гравитационных радиусах от объекта, совместима со значением, измеренным по орбитам звёзд на нескольких тысячах гравитационных радиусов. Это подкрепляет предположение о наличии единственной чёрной дыры в центре Млечного Пути», — рассказал Диого Рибейро, ответственный за теоретическое моделирование в Институте Макса Планка.
Исследователи также заинтересованы тем, какую информацию могут предоставить эти измерения о формировании структур в Галактическом центре. По словам Антонии Дрешер, также участвовавшей в исследовании, ориентация орбит вспышек указывает на физическую связь со звёздным диском, находящимся значительно дальше от чёрной дыры.
«Повторяющееся и схожее поведение вспышек показывают движение по часовой стрелке, все имеют схожий радиус и схожий период обращения», — сказала Дрешер.
Команда надеется, что данные, собранные с помощью вспышек, предоставят научному сообществу информацию также о вращении чёрной дыры, что до сих пор остаётся загадкой.