С 1970-х годов астрономы теоретизировали, что в центре нашей галактики, примерно в 26 000 световых лет от Земли, существует сверхмассивная черная дыра (SMBH), известная как Стрелец A *. Считается, что эта черная дыра, имеющая диаметр около 44 миллионов км (27,3 миллиона миль) в диаметре и массой около 4 миллионов солнечных масс, оказала глубокое влияние на формирование и эволюцию нашей галактики.
И все же ученые никогда не могли увидеть его напрямую, и его существование было определено только из-за того влияния, которое оно оказывает на звезды и окружающий его материал. Тем не менее, новые наблюдения, проведенные коллаборацией GRAVITY **, позволили получить наиболее подробные на сегодняшний день наблюдения о веществе, окружающем Стрельца A *, что является самым убедительным доказательством того, что в центре Млечного пути существует черная дыра.
Исследование, в котором описываются их выводы - «Обнаружение орбитальных движений вблизи последней устойчивой круговой орбиты массивной черной дыры SgrA *», недавно появившееся в журнале Астрономия и Астрофизика - возглавлял Рейнхард Гензел из Института внеземной физики Макса Планка (MPE) и включал в себя различных ученых, которые составляют сотрудничество GRAVITY.
Сотрудничество GRAVITY (состоящее из ученых из нескольких европейских исследовательских институтов и университетов) носит так называемый характер из-за их связи с прибором GRAVITY, который является частью очень большого телескопического интерферометра ESO (VLTI). Этот инструмент объединяет свет четырех телескопов VLT, чтобы создать виртуальный телескоп диаметром 130 м (426,5 футов).
В течение последних двух лет эта команда использовала этот инструмент для наблюдения Галактического центра и Sgr A *, чтобы наблюдать влияние, которое она оказывает на окружающую среду. Цель этих наблюдений состояла в том, чтобы проверить предсказания, сделанные теорией общей теории относительности Эйнштейна, и узнать больше о SMBH, изучая ближайшего доступного кандидата.
Другая цель заключалась в поиске орбитальных движений вспышек инфракрасного излучения (он же «горячие точки») в аккреционном диске Sag A * (пояс газа, вращающийся вокруг черной дыры). Вспышки происходят, когда этот газ, который ускоряется до релятивистских скоростей, притягивается как можно ближе к горизонту событий черной дыры - так называемой внутренней стабильной круговой орбите (ISCO) - без потребления.
Используя инструмент GRAVITY на VLTI, команда наблюдала вспышки, исходящие от пояса, который был ускорен до 30% скорости света на круговой орбите вокруг Sag A *. Это было не только в первый раз, когда материал наблюдался на орбите вблизи точки невозврата черной дыры, это были самые подробные наблюдения материала, находящиеся на орбите вблизи этой черной дыры.
Как сказал в недавнем пресс-релизе ESO Оливер Пфул, ученый из Института внеземной физики имени Макса Планка и соавтор статьи:
“Это ошеломляет, когда вы на самом деле видите материал, вращающийся вокруг массивной черной дыры на 30% скорости света. Огромная чувствительность GRAVITY позволила нам наблюдать за процессом аккреции в реальном времени с беспрецедентной детализацией.“
Наблюдения, которые они провели, также подтвердили теорию, что Sag A * действительно сверхмассивная черная дыра - иначе известная как «парадигма массивной черной дыры». Как объяснил Гензель, это достижение - то, чего ученые ждали с нетерпением на протяжении десятилетий. «Это всегда был один из проектов нашей мечты, но мы не осмеливались надеяться, что это станет возможным в ближайшее время», - сказал он.
Интересно, что это не первый случай, когда коллаборация GRAVITY использовала VLTI для наблюдения центра нашей галактики. Ранее в этом году команда использовала GRAVITY и Spectrograph для комплексных полевых наблюдений в ближней инфракрасной области (SINFONI), чтобы измерить движения звезды, когда она проводила ближний облет с Sag A *.
Когда звезда (S2) прошла вблизи экстремального гравитационного поля Стрельца A *, команда измерила положение и скорость звезды и сравнила их с предыдущими измерениями. Сравнив их с различными теориями гравитации, они смогли подтвердить, что поведение звезды соответствовало прогнозам, сделанным Эйнштейновской теорией общей теории относительности.
Это было крупным достижением, так как это было впервые, когда общая относительность была подтверждена в такой экстремальной обстановке. Как объяснил Пфуль:
“Мы внимательно следили за S2 и, конечно, мы всегда следим за Стрельцом А *. Во время наших наблюдений нам посчастливилось заметить три яркие вспышки вокруг черной дыры - это было счастливое совпадение!“
В конце концов, эти новаторские наблюдения стали возможными благодаря сочетанию международного сотрудничества и современных инструментов. В будущем более совершенные инструменты - и улучшенные методы обмена данными - несомненно, откроют еще больше загадок Вселенной и помогут ученым понять, как это произошло.
И обязательно ознакомьтесь с этим ESOcast, в котором говорится об этом недавнем открытии, любезно предоставленном ESO:
** Сотрудничество GRAVITY состоит из членов Института внеземной физики им. Макса Планка, Парижской обсерватории LESIA, Национального научного центра (CNRS), Астрономического института им. Макса Планка, Центра астрофизики и гравитации (CENTRA). Европейская южная обсерватория (ESO) и несколько европейских университетов.
