Изображение предоставлено: NRAO
Спустя тридцать лет после того, как астрономы обнаружили таинственный объект в точном центре нашей Галактики Млечный Путь, международной группе ученых наконец удалось непосредственно измерить размер этого объекта, который окружает черную дыру, почти в четыре миллиона раз более массивную, чем Солнце. На данный момент это самый близкий телескопический подход к черной дыре, и он делает основной рубеж астрофизики доступным для будущих наблюдений. Ученые воспользовались радиотелескопом Very Long Baseline Array (VLBA) Национального научного фонда, чтобы сделать прорыв.
«Это большой шаг вперед», - сказал Джеффри Бауэр из Калифорнийского университета в Беркли. «Это то, что люди хотели сделать в течение 30 лет», так как объект Галактического центра, называемый Стрелец A * (произносится «А-звезда»), был обнаружен в 1974 году. Астрономы сообщили о своих исследованиях в издании от 1 апреля Наука Экспресс.
«Теперь у нас есть размер для объекта, но тайна о его точной природе все еще остается», добавил Бауэр. Следующим шагом, пояснил он, является изучение его формы, «чтобы мы могли определить, является ли это струями, тонким диском или сферическим облаком».
Центр Млечного Пути, в 26 000 световых лет от Земли, затенен пылью, поэтому телескопы видимого света не могут изучить объект. В то время как радиоволны из центральной области Галактики могут проникать в пыль, они рассеиваются турбулентной заряженной плазмой в космосе вдоль линии обзора к Земле. Это рассеяние провалило более ранние попытки измерить размер центрального объекта, так же, как туман размывает блики далеких маяков.
«Спустя 30 лет радиотелескопы наконец-то подняли туман, и мы можем видеть, что происходит», - сказал Хейно Фальке из радиообсерватории Вестерборк в Нидерландах, еще один член исследовательской группы.
По словам астрономов, яркий радиоизлучающий объект будет аккуратно вписываться в траекторию движения земной орбиты вокруг Солнца. Они считают, что сама черная дыра имеет ширину около 14 миллионов миль и легко вписалась бы в орбиту Меркурия. Черные дыры - это настолько плотные скопления вещества, что даже свет не может избежать их мощного притяжения.
Новые наблюдения VLBA предоставили астрономам лучший взгляд на систему черной дыры. «Мы гораздо ближе видим влияние черной дыры на окружающую среду здесь, чем где бы то ни было», - сказал Бауэр.
Считается, что центральная черная дыра Млечного Пути, как и его более массивные кузены в более активных ядрах галактики, черпают материал из окружающей среды и в процессе, обеспечивающем излучение радиоволн. По словам Бауэра, хотя новые наблюдения VLBA не дали окончательного ответа о характере этого процесса, они помогли исключить некоторые теории. Основываясь на последних работах, он объяснил, что оставшимися теориями о природе радиоизлучающего объекта являются струи субатомных частиц, подобные тем, которые наблюдаются в радиогалактиках; и некоторые теории, связанные с ускорением вещества вблизи края черной дыры.
Поскольку астрономы изучали Стрельца А * на более высоких и более высоких радиочастотах, видимый размер объекта становился все меньше. По словам Бауэра, этот факт также помог исключить некоторые представления о природе объекта. Уменьшение наблюдаемого размера с увеличением частоты или меньшей длины волны также дает астрономам дразнящую цель.
«Мы думаем, что в конечном итоге сможем наблюдать на достаточно коротких длинах волн, что мы увидим обрезание, когда достигнем размера самой черной дыры», - сказал Бауэр. Кроме того, сказал он, «в будущих наблюдениях мы надеемся увидеть« тень », отбрасываемую эффектом гравитационного линзирования очень сильной гравитации черной дыры».
В 2000 году Фальке и его коллеги предложили такое наблюдение по теоретическим соображениям, и теперь это представляется возможным. «Представление тени горизонта событий черной дыры теперь в пределах нашей досягаемости, если мы будем много работать в ближайшие годы», - добавил Фальке.
По мнению Бауэра, еще один вывод, к которому пришли ученые, заключается в том, что «общая масса черной дыры очень концентрирована». По его словам, новые наблюдения VLBA обеспечивают «наиболее точную локализацию массы сверхмассивной черной дыры за всю историю». Точность этих наблюдений позволяет ученым сказать, что масса как минимум 40 000 Солнц должна находиться в пространстве, соответствующем размеру орбиты Земли. Однако эта цифра представляет собой только нижний предел массы. Скорее всего, считают ученые, вся масса черной дыры, равная четырем миллионам Солнц, хорошо сконцентрирована в области, охваченной радиоизлучающим объектом.
Чтобы их измерить, астрономы должны были приложить кропотливые усилия, чтобы обойти рассеивающий эффект плазменного «тумана» между Стрельцом А * и Землей. «Нам пришлось очень сильно продвигать нашу технику», - сказал Бауэр.
Бауэр сравнил задачу с «попыткой увидеть своего желтого резинового утенка через матовое стекло душевой кабины». Проведя множество наблюдений, сохранив только данные самого высокого качества и математически исключив эффект рассеяния плазмы, ученым удалось провести первое в истории измерение размера Стрельца А *.
Помимо Бауэра и Фальке в исследовательскую группу входят Робин Херрнштейн из Колумбийского университета, Цзюнь-Хуэй Чжао из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, Миллер Госс из Национальной радиоастрономической обсерватории и Дональд Бакер из Калифорнийского университета в Беркли. Фальке также является адъюнкт-профессором в университете Неймегена и приглашенным ученым в Институте радиоастрономии им. Макса Планка в Бонне, Германия.
Стрелец A * был обнаружен в феврале 1974 года Брюсом Бэликом, который сейчас работает в Вашингтонском университете, и Робертом Брауном, ныне директором Национального центра астрономии и ионосферы в Корнелльском университете. Было доказано, что он является центром Млечного Пути, вокруг которого вращается остальная часть Галактики. В 1999 году Марк Рейд из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики и его коллеги использовали наблюдения Стрельца А * по VLBA для обнаружения движения Земли на орбите вокруг центра Галактики и определили, что нашей Солнечной системе требуется 226 миллионов лет, чтобы совершить один круг вокруг Galaxy.
В марте 2004 года 55 астрономов собрались в здании Национальной радиоастрономической обсерватории в Грин-Бэнк, Западная Вирджиния, на научную конференцию, посвященную открытию Стрельца А * в Грин-Бэнке 30 лет назад. На этой конференции ученые обнародовали памятную доску на одном из телескопов открытия.
Очень длинная базовая матрица, входящая в состав Национальной радиоастрономической обсерватории, представляет собой систему радиотелескопа, охватывающую весь континент, с 10-тонными антеннами на 240 тонн, расположенными от Гавайских островов до Карибского бассейна. Он обеспечивает наибольшую разрешающую способность или способность видеть мелкие детали любого телескопа в астрономии, на Земле или в космосе.
Национальная радиоастрономическая обсерватория является учреждением Национального научного фонда, действующим в рамках соглашения о сотрудничестве от Associated Universities, Inc.
Первоисточник: Пресс-релиз НРАО
