Астрономы, использующие для своих наблюдений радиотелескоп Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA), обнаружили квазипериодическое мерцание в миллиметровых волнах в самом центре Млечного Пути - Стрельце (Sgr) A*. Команда интерпретировала такие мерцания как результат вращения радиоточек, которые вращаются возле сверхмассивной черной дыры на орбитах с радиусом, меньшим, чем у Меркурия. И это представляется интересным ключом для исследования пространства-времени в условиях чрезвычайной гравитации.
Художественная иллюстрация газового диска вокруг сверхмассивной черной дыры. © Keio University
«Науке известно, что Стрелец A* иногда вспыхивает на миллиметровых волнах», - говорит Юхеи Ивата, ведущий автор статьи в Astrophysical Journal Letters и аспирант Университета Кейо в Японии. - «Но на этот раз мы получили с ALMA высококачественные данные об изменении интенсивности радиоволн Стрельца A* в течение более 10 дней и по 70 минут в день. А затем мы обнаружили две тенденции: квазипериодические вариации с типичной шкалой времени 30 минут и медленные вариации, продолжающиеся часами». “
Астрономы уверены, что в центре Стрельца A* находится сверхмассивная черная дыра с массой в 4 миллиона солнц. Что касается факелов из Стрельца A*, то они наблюдались не только на миллиметровой длине волн, но также в инфракрасном и рентгеновском диапазонах. Однако изменения, обнаруженные с помощью ALMA, намного меньше, чем те, которые были обнаружены ранее, и возможно, что такие уровни небольших изменений возникают в Стрельце A* постоянно.
Сама черная дыра не производит никаких выбросов. Источником же излучения является диск с палящим газом вокруг черной дыры. Находящийся вокруг черной дыры газ не попадает прямо в центр гравитации, а вращается вокруг черной дыры и образует аккреционный диск.
Команда ученых сосредоточилась на вариациях в коротких временных масштабах и обнаружила, что 30-минутный период изменения сравним с орбитальным временем внутреннего края аккреционного диска с радиусом 0,2 астрономических единиц (1 астрономическая единица соответствует расстоянию между Землей и Солнцем: 150 миллионов километров). Для сравнения: Меркурий, самая внутренняя планета в Солнечной системе, вращается вокруг Солнца на расстоянии 0,4 астрономических единиц. Учитывая колоссальную массу в середине черной дыры, ее гравитационный эффект чрезвычайно велик и в аккреционном диске.
Выявленные с помощью радиотелескопа ALMA изменение в миллиметровом излучении Стрельца A*. Разные цветные точки показывают потоки на разных частотах (синий: 234,0 ГГц, зеленый: 219,5 ГГц, красный: 217,5 ГГц). На диаграмме отображены вариации с периодом около 30 минут. © Y. Iwata et al./Keio University
«Это излучение может быть связано с некоторыми экзотическими явлениями, происходящими вблизи сверхмассивной черной дыры», - считает Томохару Ока, профессор Университета Кейо.
Его сценарий выглядит следующим образом. В диске образуются спорадически горячие точки, которые окружают черную дыру и излучают сильные миллиметровые волны. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, излучение значительно увеличивается, если источник движется со скоростью, сравнимой со скоростью света. Скорость вращения внутреннего края аккреционного диска довольно высока, по причине чего и возникает этот необычайный эффект. Астрономы считают, что это и является причиной кратковременного изменения эмиссии Стрельца A* в миллиметровом диапазоне.
Команда считает, что эти изменения могут оказать влияние на попытки по созданию изображения сверхмассивной черной дыры с помощью телескопа Event Horizon. «В целом, чем быстрее движение, тем сложнее сфотографировать объект», - говорит Ока. - «Вместо этого изменение самой эмиссии дает нам убедительное понимание движения газа. Благодаря длительной кампании наблюдения с ALMA, мы получили возможность наблюдать момент поглощения газа черной дырой». Теперь же исследователи хотят получить дополнительную информацию, чтобы понять загадочную среду окружения сверхмассивной черной дыры.
