Навколо найближчої до Землі надмасивної чорної діри обертається згусток газу. Що відбувається?
Наукпоп23 жовтня 2022, 07:04
Центр Чумацького Шляху — це величезна фізична лабораторія, в якій вчені можуть перевіряти та знаходити нові закони природи. Саме там розташована надмасивна чорна діра Стрілець А* масою в чотири мільйони Сонців і яка розтяглася на 60 мільйонів кілометрів у поперечнику.
Чорна діра — це загадковий об'єкт, який має настільки потужну гравітацію, що залишити її не можуть навіть частинки світла. Тому вона і здається нам чорною.
Що більшу масу має чорна діра, то сильніша її гравітація. Здавалося б, логічно — чим сильніша її гравітація, тим активніше вона втягує у себе навколишній матеріал.
Передплатіть NV Преміум та читайте без обмежень
Нам необхідна ваша підтримка, щоб займатися якісною журналістикою
Проте Стрілець А* — непроста чорна діра. Вчені називають її сонною чорною діркою, оскільки вона досить неспішно втягує в себе матерію, особливо якщо порівнювати з іншими чорними дірами, що розміщуються в центрі своїх галактик. Моделювання еволюції Стрільця А* і Чумацького Шляху показують, що основний період активності нашої чорної діри пройшов лише кілька мільйонів років тому — не дуже великий термін за космічними мірками.
Нещодавно вченим вдалося отримати її зображення.
Технічно на отриманій світлині ми бачимо не саму чорну дірку, а її акреційний диск — кільце з пилу, газу та плазми, що оточує чорну діру та випромінює радіовипромінювання, яке й уловлювали телескопи на Землі.
Нещодавно команда європейських учених виявила біля акреційного диска Стрільця А* дивну газову бульбашку. Саме йому присвячено їхню статтю в журналі Astronomy and Astrophysics.
Цей згусток газу рухається за годинниковою стрілкою, огинаючи чорну діру по орбіті, схожій на орбіту Меркурія, лише за 70 хвилин. Для порівняння — Меркурій проходить повне коло навколо Сонця за 88 днів.
«Для цього потрібна дивовижна швидкість — близько 30% від швидкості світла», — каже провідний автор дослідження Мацієк Вільгус, астроном з Інституту радіоастрономії ім. Макса Планка у Німеччині. За підрахунками вчених, потік газу розігнався до 323,8 млн км/год, що майже в 3000 разів швидше, ніж Земля рухається навколо Сонця.
Насправді дослідники виявили цей газ ще п’ять років тому. Тоді астрономи з усього світу працювали над створенням зображення Стрільця А*, і одна з команд звернула на незвичайну активність біля чорної діри.
Вільгус із колегами звернули увагу на дивний спалах рентгенівського випромінювання, зафіксованого комплексом телескопів ALMA.
Аналіз даних показав, що це сталося внаслідок взаємодії гарячого газу з магнітним полем чорної діри: електромагнітне випромінювання спалаху було сильно поляризованим або викривленим і вказувало на те, що його випустило щось, що рухається на неймовірній швидкості. До речі, за таким же принципом елементарні частки розганяються у Великому адронному колайдері та інших прискорювачах.
Єдине місце, де цей потік газу може існувати, — це магнітно-замкнений акреційний диск чорної діри. Завдяки потужному магнітному полю, яка створюється матерією, що обертається, утворюється сила, яка врівноважує сили гравітації чорної діри.
Таким чином пил, газ і плазма не потрапляють усередину, а обертаються навколо чорної діри — частина матерії потім буде поглинена, а частина полетить назад у космос, відірвавшись від акреційного диска.
Потік газу, який зацікавив дослідників, унікальний тим, що він став першим, який спостерігався не тільки в інфрачервоному та рентгенівському, але і в радіодіапазоні. Імовірно, це означає, що газ почав сповільнюватися і остигати, втрачаючи свою енергію. Згодом це може призвести до того, що згусток газу впаде всередину чорної дірки.
Дослідження астрономів важливе як мінімум тому, що ми нарешті починаємо розуміти процеси, які відбуваються у центрі нашої галактики. Крім того, цей досвід дасть можливість вченим знаходити такі згустки газу біля інших чорних дір, що допоможе нам краще зрозуміти механізм еволюції цих космічних монстрів.