Некоторые сверхмассивные черные дыры сообщают о своем присутствии заметными горячими дисками орбитальных газов. Но чудовище в центре Млечного Пути было застенчивым и скромным. Теперь астрономы наконец-то заметили слабо светящийся аккреционный диск черной дыры, о котором давно подозревали, но никогда прежде не видели.
Черная дыра в центре Млечного Пути в рентгеновском свете.
© F. BAGANOFF ET AL, MIT, CXC/NASA
Сверхмассивная черная дыра Млечного Пути, названная Стрелец А* (Sagittarius A*) достигает 4 миллионов солнечных масс. Но в то время как некоторые черные дыры поглощают газ и пыль вокруг них, Sgr A* действует избирательно. По словам Мурчиковой, такие «недоедающие» черные дыры «не имеют достаточного количества «пропитания», чтобы окружающие их газы ярко светились.
Ослабленное свечение диска помогает объяснить, почему ученые с Телескопом Горизонта событий смогли сделать снимок центральной черной дыры в более далекой галактике M87, но не сумели сфотографировать Sgr A*.
Ранее ученые видели облако горячего газа (около 10 миллионов кельвинов), излучающего высокоэнергетические рентгеновские лучи вокруг Sgr A*, а также звезды и газовые облака, окружающие черную дыру. Но эти источники газа, видимо, не были организованы в орбитальный диск. Мурчикова и ее коллеги сосредоточили свои поиски на более холодных газах — около 10 000 кельвинов, расположенных в пределах 280 миллиардов километров от Sgr A*. Она объясняет, что смотреть только на горячий газ — все равно что пытаться изучать климат Земли, сосредоточившись только на жаре в пустыне. «Газ обоих типов должен попадать в черную дыру, — говорит Мурчикова. — Нам нужна полная картина».
ALMA измерила более холодные газы, наблюдая частицы света на определенной длине волны. Эти фотоны испускаются, когда электроны и протоны в газах объединяются, образуя атомы водорода. Когда Мурчикова и ее коллеги посмотрели на распределение фотонов вокруг черной дыры, они увидели продолговатый диск с промежутком в середине, где находится черная дыра.
Это изображение, полученное ALMA, показывает, что часть газа, находящегося на орбите вокруг черной дыры Млечного Пути, движется к Земле (синего цвета), а часть удаляется (красного цвета). Это означает, что диск вращается. Знак плюс указывает положение черной дыры.
© E.M. MURCHIKOVA, S. DAGNELLO, ALMA, ESO, NAOJ, NRAO, AUI, NSF
На одной стороне диска длина волны света была растянута или смещена в красную сторону. С другой стороны, свет был подавлен или изменен голубым. Это открытие означает, что одна сторона диска движется к Земле, а другая от — явный признак того, что диск вращается.
«Я никогда не думала, что смогу увидеть такую организованную ротацию», — говорит Мурчикова.
Команда также оценила массу диска — от 0,00001 до 0,0001 массы Солнца, в зависимости от толщины диска. И исследователи подсчитали, сколько материала падает в черную дыру, которая, по их словам, составляет около 2.7×10-10 солнечных масс в год, или примерно половину массы карликовой планеты Церера.
«Я думаю, что это очень увлекательно», — говорит астрофизик Анна Чюрло из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, которая не участвовала в новой работе. Ее команда использовала телескоп Keck на Гавайях для поиска признаков диска в инфракрасном диапазоне, но ничего не нашла.
Если активность диска может быть подхвачена ALMA, но не Keck, это «заставляет нас думать, что происходит какой-то более специфический процесс, который еще не полностью понят», — говорит Чюрло. Дополнительные наблюдения с ALMA и с Телескопом Горизонта событий могут помочь разгадать тайну.
Статья опубликована в журнале Nature
Источник: scientificrussia.ru
