Взгляд в сердце Млечного Пути. Астрономы разглядели в центральной черной дыре нашей галактики новую структуру. При этом речь идет о вращающемся диске из относительно холодного газообразного водорода, который окружает горизонт событий на расстоянии одной сотой светового года. А это значит, что в сложный ансамбль этой сверхмассивной черной дыры добавлен очередной кусочек паззла. Как сообщается в журнале Nature, исследователям удалось обнаружить газовый диск с помощью телескопа ALMA.
Сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути окружена не только очень горячим газом, но и диском относительно холодного водорода. Иллюстрация: © NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello
В центре Млечного Пути затаился гравитационный гигант: Стрелец А*, сверхмассивная черная дыра, обладающая четырьмя миллионами солнечных масс. Но хотя эта черная дыра находится всего в 26 тысячах световых лет от Земли, астрономы еще не смогли составить полной картины этого гиганта. Но при этом ученым уже удалось наблюдать магнитные поля и горячие газы в непосредственной близости от горизонта событий. Последние данные свидетельствуют также и о том, что у Стрельца А* может иметься реактивная струя.
Контрольная спектральная линия
Еще одну часть информационного паззла о нашей черной дыре заполнили Елена Мурчикова из Принстонского университета и ее коллеги. Они поставили перед собой задачу выяснить, как распределяется относительно холодный, нагретый «только» до температуры в 10 тысяч градусов водородный газ, наличие которого астрономы давно предполагали по ту сторону раскаленных до миллионов градусов горячих газов непосредственно у черной дыры. Но вот только сколько такого газа существует и где, оставалось неясным.
Проблема же представляется в том, что в то время как более горячий газ излучает много энергии в виде сильных рентгеновских лучей, с более холодным водородом этого не происходит. Зато от него исходит другой сигнал: из-за интенсивного излучения вблизи черной дыры атомы водорода сначала непрерывно ионизируются, а затем воссоединяются, образуя нейтральные атомы со своим электроном. Эта рекомбинация генерирует характерную линию в водородном спектре, которую Мурчикова и ее команда наблюдали, используя телескоп Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
Вращающийся газовый диск
Астрономам удалось визуализировать распределение холодного газообразного водорода вокруг центральной черной дыры. «Мы стали первыми, кто смог отобразить этот диск и определили его вращение», - говорит Мурчикова. Наблюдения показывают: газ образует вращающийся диск, который окружает черную дыру на расстоянии всего одной сотой светового года. Это соответствует тысячекратному расстоянию от Земли до Солнца. Масса же этого газового диска составляет около одной десятой массы Юпитера.
Снятый телескопом ALMA диск холодного газа вокруг Стрельца А*. Красные области удаляются от нас, синие приближаются к нам. © ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), E.M. Murchikova, NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Но есть здесь и своя странность. И это при том, что газовый диск вращается в том же направлении, что и галактика, и большинство соседних звезд и газовых облаков. «Ориентация водородного кольца не соответствует ни одной из других структур в галактическом центре», - сообщают исследователи. Газовый диск расположен поперек плоскости Млечного пути и наклонен на 90 градусов от орбиты ближайшей звезды G2.
Структура и поведение до сих пор неясны
Но до сих пор остается неясным, как же этот диск из холодного газообразного водорода структурирован. Как следует из данных измерений, газ имеет среднюю плотность от ста тысяч до одного миллиона частиц водорода на кубический сантиметр, сообщают астрономы. Но вот равномерно ли распределен этот водород, или же диск состоит из скоплений множества плотных комков газа, данные пока определить не позволяют.
Также непонятно взаимодействие между этим диском более холодного газообразного водорода и горячим газом на горизонте событий Стрельца А*, а также другие факторы влияния вблизи черной дыры. «У нас до сих пор нет четкой картины того, как происходит аккреция (т.е. приращение массы) в такой черной дыре», - говорит Мурчикова. Она и члены ее команды надеются, что дальнейшие наблюдения с помощью ALMA, телескопа Event Horizon, а также будущих космических телескопов позволят получить больше информации.
1
