Нові спостереження, виконані з допомогою Великої міліметрової/субміліметровоїантени Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA), дали змогу виявити невідомий раніше диск міжзоряного холодного газу, що міститься навколо надмасивної чорної діри в центрі Молочного Шляху. Цей туманний диск дає астрономам нове розуміння того, як відбувається акреція: падіння речовинина чорну діру. Результати дослідження оприлюднив журнал Nature.
На підставі тривалих досліджень астрономи розробили доволі чітку картину хаотичного і наповненого різним об’єктами довкілля надмасивної чорної діри в центрі Молочного Шляху. Наш галактичний центр лежить приблизно на відстані 26 000 світлових років від Землі, а надмасивна чорна діра, відома як Стрілець A* (A «зоря»), у 4 мільйони разів масивніша, ніж Сонце.
Тепер ми знаємо, що в цьому регіоні є блукаючі зорі, міжзоряні хмари пилу і багато як дуже гарячого, так і порівняно холодного газу. Згідно з сучасними уявленнями, цей газ обертається навколо чорної діри у вигляді великого акреційного диска протяжністю в кілька десятих світлового року від горизонту подій чорної діри.
Зображення диска холодного газоподібного водню, отримане з допомогою Великої міліметрової/субміліметрової антени Атакама (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA), що міститься біля надмасивної чорної діри в центрі нашої галактики. Кольори позначають рух газу відносно Землі: частина, позначена червоним, віддаляється, а тому радіохвилі, зареєстровані ALMA, зміщуються в червону ділянку спектра; блакитний колір позначає газ, що рухається у напрямку до Землі, тому радіохвилі зміщені в синю ділянку спектра. Хрестиком позначено місце чорної діри. Фото з сайту www.sciencedaily.com.
Досі, однак, астрономи змогли спостерігати лише розріджену, гарячу частину цього газу у вигляді приблизно сферичноїоболонки і без ознак явного обертання. Його температура згідно з оцінками становить 10 мільйонів градусів за шкалою Цельсія, тобто приблизно дві третини температури в ядрі Сонця. За такої температури газ сильно випромінює в рентгенівському діапазоні, що дає змогу його вивчати з допомогою космічних рентгенівських телескопів аж до відстані1/10 світлового року від чорної діри.
Окрім цього гарячого світного газу, попередні спостереження з телескопами міліметрового діапазону електромагнітного спектра виявили величезні«поклади» порівняно більш холодного водню (близько 10 тисяч градусів за шкалою Цельсія) на відстанікількох світлових років від чорної діри. Про те, що цей холодний газ присутній в акреційному потоці, який падає на чорну діру, раніше астрономи не знали.
Хоча чорна діра в центрі нашої галактики відносно спокійна, випромінювання навколо неї досить потужне, щоб атоми водню постійно втрачали й знову «повертали» свої електрони. У процесі рекомбінації (повернення) виникає характерний сигнал в міліметровому діапазоні, щоздатний досягти Землі з дуже малими втратами на своєму шляху.
Завдяки винятковій чутливості та можливості спостерігати дрібні деталі, ALMA змогла виявити цей слабкий радіосигнал. Отримані дані дали змогу створити перше в світі зображення диска холодного газу, що лежить на відстані лише сотої частини світлового року (це приблизно в 1000 разів більше, ніж відстань між Землею і Сонцем) від надмасивної чорної діри. Завдяки цим спостереженням астрономисклалимапу розміщення газу та простежити його рух. Дослідники оцінюють, що кількість водню в цьому холодному диску становить близько однієї десятої маси Юпітера, або однієї десятитисячної маси Сонця.
Шляхом реєстрації зміщення довжин хвиль цього радіопроменя, спричинене ефектом Доплера (світло від об’єктів, що рухаються до Землі, зміщується в синю ділянку спектра, а світло від об’єктів, які віддаляються — зміщується в червону ділянку ), астрономи змогли чітко побачити: газ обертається навколо чорної діри. Ця інформація дасть змогу отримати нові уявлення про те, яким чином чорні діри поглинають речовину, а також про складну взаємодію між чорною дірою і її галактичним сусідством.
«Ми першими побачили цей невловимий диск і вивчили його обертання», — сказала Олена Мурчикова (Elena Murchikova) з Інституту перспективних досліджень в Принстоні, автор статті. «Ми також досліджуємо акрецію на чорну діру. Це важливо, бо це найближча до нас надмасивна чорна діра. Однак, ми досі не маємо хорошого розуміння того, як працює її акреція. Ми сподіваємося, що ці нові спостереження ALMA допоможуть розкрити деякі таємниці чорної діри в центрі Галактики».
За інф. з сайту www.sciencedaily.com підготував Іван Крячко
