Вокруг ближайшей к Земле сверхмассивной черной дыры вращается сгусток газа. Что происходит?
Научпоп23 октября 2022, 07:04
Центр Млечного Пути — это огромная физическая лаборатория, в которой ученые могут проверять и находить новые законы природы. Именно там расположена сверхмассивная черная дыра Стрелец А* массой в четыре миллиона Солнц и растянувшаяся на 60 миллионов километров в поперечнике.
Черная дыра — это загадочный объект, обладающие настолько мощной гравитацией, что покинуть ее не могут даже частицы света. Из-за этого она и кажется нам черной.
Чем большей массой обладает черная дыра, тем сильнее ее гравитация. Казалось бы, логично — чем сильнее ее гравитация, тем активнее она втягивает в себя окружающий материал.
Подпишитесь на NV Премиум и читайте без ограничений
Нам необходима ваша поддержка, чтобы заниматься качественной журналистикой
Однако Стрелец А* — непростая черная дыра. Ученые называют ее сонной черной дырой, поскольку она достаточно неспешно втягивает в себя материю, особенно если сравнивать с другими черными дырами, которые находятся в центре своих галактик. Моделирования эволюции Стрельца А* и Млечного Пути показывают, что основной период активности нашей черной дыры прошел всего несколько миллионов лет назад — не очень большой срок по космическим меркам.
Недавно ученым удалось получить ее изображение.
Технически на полученном фото мы видим не саму черную дыру, а ее аккреционный диск — кольцо из пыли, газа и плазмы, окружающее черную дыру и излучающее радиоизлучение, которое и улавливали телескопы на Земле.
Недавно команда европейских ученых обнаружила возле аккреционного диска Стрельца А* странный газовый пузырь. Именно ему посвящена их статья в журнале Astronomy and Astrophysics.
Этот сгусток газа движется по часовой стрелке, огибая черную дыру по орбите, похожей на орбиту Меркурия, всего лишь за 70 минут. Для сравнения — Меркурий проходит полный круг вокруг Солнца за 88 дней.
«Для этого требуется умопомрачительная скорость — около 30% от скорости света», — говорит ведущий автор исследования Мациек Вильгус, астроном из Института радиоастрономии им. Макса Планка в Германии. Согласно подсчетам ученых, сгусток газа разогнался до 323,8 млн км/ч, что в почти 3000 раз быстрее, чем Земля движется вокруг Солнца.
На самом деле исследователи обнаружили этот газ еще пять лет назад. Тогда астрономы со всего мира работали над созданием изображения Стрельца А*, и одна из команд обратила на необычную активность возле черной дыры.
Вильгус с коллегами обратили внимание на странную вспышку рентгеновского излучения, зафиксированного комплексом телескопов ALMA.
Анализ данных показал, что это произошло вследствие взаимодействия горячего газа с магнитным полем черной дыры: электромагнитное излучение вспышки было сильно поляризованным или искривленным и указывало на то, что его испустило нечто, двигающееся на невероятной скорости. Кстати, по такому же принципу элементарные частицы разгоняются в Большом адронном коллайдере и других ускорителях.
Единственное место, где этот сгусток газа может существовать — это магнитно-замкнутый аккреционный диск черной дыры. Благодаря мощнейшему магнитному полю, создаваемому вращающейся материей, создается сила, которая уравновешивает силы гравитации черной дыры.
Таким образом пыль, газ и плазма не попадают внутрь, а вращаются вокруг черной дыры — часть материи затем все-таки будет поглощена, а часть улетит обратно в космос, оторвавшись от аккреционного диска.
Сгусток газа, заинтересовавший исследователей, уникален тем, что он стал первым, который наблюдался не только в инфракрасном и рентгеновском-, но и в радиодиапазоне. Предположительно это означает, что газ начал замедляться и остывать, теряя свою энергию. Со временем это может привести к тому, что сгусток газа упадет внутрь черной дыры.
Исследование астрономов важно как минимум потому, что мы наконец начинаем понимать процессы, происходящие в центре нашей галактики. Кроме того, этот опыт позволит ученым находить такие сгустки газа возле других черных дыр, что поможет нам лучше понять механизм эволюции этих космических монстров.