Наблюдения за материей подтверждают существование сверхмассивной черной дыры в центре Млечного пути

С помощью высокочувствительного инструмента GRAVITY Южной Европейской обсерватории (ESO) астрономы в очередной раз подтвердили уже давно существующее предположение, что в центре Млечного пути располагается сверхмассивная черная дыра. В ходе этого проекта ученым впервые удалось наблюдать за материей вблизи точки возле черной дыры, из которой уже не существует возврата - так называемого горизонта событий.

Эта визуализация материи вокруг черной дыры в центре нашего Млечного пути подготовлена на основе данных моделирования орбитального движения газов, вращающихся вокруг черной дыры по круговой орбите на скорости в 30 процентов скорости света. © ESO/Gravity Consortium/L. Calçada

Новые наблюдения показали уплотнения из газа, несущиеся примерно на 30 процентах световой скорости по своим круговым орбитам на краю горизонта событий. При этом речь идет о самых точных наблюдениях материала, столь близко подошедшего к черной дыре.

Инструмент GRAVITY обсерватории ESO на интерферометре Большого телескопа (Very Large Telescope (VLT)) был использован учеными консорциума европейских научных организация, включая ESO, что позволило наблюдать за выбросами инфракрасного излучения, исходящего из аккреционного диска вокруг Стрельца А* - гигантского объекта в центре Млечного пути.

Наблюдавшиеся выбросы обеспечивают долгожданное подтверждение, что объект в центре нашей галактики, как это давно уже подозревали и предполагали, является сверхмассивной черной дырой. Усиления яркости происходят от материала, обращающегося вокруг черной дыры очень и очень близко. И это самые точные до сих пор наблюдения материала, находящегося столь близко к черной дыре.

В то время, как часть материи аккреционного диска - газового торуса вокруг Стрельца А*, который несется по кругу на релятивистских скоростях - располагается на постоянной и надежной орбите возле черной дыры, все остальное, что приближается слишком близко, обречено на то, чтобы быть затянутым за горизонт событий. Наиболее приближенная к черной дыре точка, через которую может проходить обращающийся вокруг нее материал без риска быть безвозвратно затянутым глобальной массой внутрь, называется самой внутренней стабильной орбитой. Отсюда и происходят наблюдаемые выбросы.

«Это действительно грандиозно, быть свидетелями того, как материал несется по своей орбите на скорости в 30 процентов скорости света вокруг черной дыры непостижимой массы», - восхищается Оливер Пфуль, один из членов команды исследователей. – «Невероятная чувствительность инструмента GRAVITY обеспечивает нам возможность наблюдать за аккреционными процессами в реальном времени с беспримерной точностью деталей».

И такие измерения стали возможными исключительно благодаря международному сотрудничеству и самому современному инструментарию. Инструмент GRAVITY, который в первую очередь и обеспечил успех этого исследования, комбинирует свет с четырех телескопов Большого телескопа (VLT) обсерватории ESO в виртуальный супертелекоп диаметром в 130 метров. И он уже использовался ранее для исследования Стрельца А*.

В начале этого года GRAVITY и SINFONI, еще один инструмент телескопа VLT, позволили этой же команде ученых точно измерить пролет звезды S2 через предельное гравитационное поле Стрельца А*. И тогда впервые были подтверждены последствия, предсказанные общей теорией относительности Эйнштейна для столь экстремальных окружений. И при этом одновременно наблюдалось сильное инфракрасное излучение.

«Мы точно следили за S2, но при этом, разумеется, не выпускали из виду и Стрельца А*», -  поясняет Пфуль. - «В период наблюдений нам повезло зафиксировать три ярких выброса вокруг черной дыры - и это было действительно в высшей мере счастливое совпадение!»

Эта эмиссия, вызванная высокоэнергетическими электронами в непосредственной близости к черной дыре, визуально проявилась в виде трех характерных ярких извержений. Это точно соответствует теоретическим предсказаниям «горячих точек», движущихся вблизи черной дыры массой в четыре миллиона солнечных масс. Предполагается, что излучение вызывается магнитными интерференциями в очень раскаленном газе на ближней орбите вокруг Стрельца А*.

Райнхард Генцель из Института внеземной физики имени Макса Планка в Гархинге, Германия, возглавляющий эту работу, объясняет: «Об этом проекте мы мечтали уже очень давно, но мы даже не могли надеяться, что он уже так скоро станет реальностью». Опираясь на уже давно существующее предположение, что Стрелец А* на самом деле представляет собой сверхмассивную черную дыру, Генцель пришел к умозаключению, что «результат исследования является решающим подтверждением научной теории, что здесь речь идет действительно об очень массивной черной дыре».