С помощью Атакамской Большой миллиметровой/субмиллиметровой антенной решетки ALMA астрономы зафиксировали признаки существования «горячего пятна» на орбите вокруг объекта Стрелец A* (Sagittarius A*), черной дыры в центре нашей Галактики. Об открытии сообщает Европейская Южная обсерватория (ESO).
«Мы полагаем, что наблюдаем горячий газовый пузырь, обращающийся вокруг объекта Sagittarius A* по орбите примерно такого же радиуса, как у орбиты планеты Меркурий, но совершающего полный оборот всего за 70 минут. Это означает, что у него невероятная скорость: около 30 % скорости света!» — говорит руководитель исследования Мачек Вельгус (Maciek Wielgus) из Института радиоастрономии Общества Макса Планка.
Наблюдения были выполнены в Чилийских Андах на радиотелескопе ALMA, которым на партнерских началах управляет ESO, в ходе кампании по получению изображений черных дыр, проводившейся Коллаборацией Телескопа Горизонта Событий (EHT). В апреле 2017 года в рамках EHT были связаны друг с другом восемь крупнейших радиотелескопов по всему миру, в том числе и ALMA, в результате чего недавно было получено первое в истории изображение объекта Sagittarius A*. Для калибровки полученных на EHT данных Вельгус и его коллеги, члены Коллаборации EHT, использовали данные, записанные на ALMA одновременно с наблюдениями объекта Sagittarius A* на EHT. К удивлению членов исследовательской группы, в измерениях, проведенных только на ALMA, были выявлены новые признаки, проливающие свет на природу черной дыры.
По стечению обстоятельств, некоторые из этих наблюдений были выполнены вскоре после всплеска или вспышки рентгеновского излучения в центре нашей Галактики; этот всплеск был зафиксирован Космическим телескопом «Чандра» NASA. Считается, что такие вспышки, раньше уже наблюдавшиеся телескопами рентгеновского и инфракрасного диапазонов, связаны с так называемыми «горячими пятнами» — пузырями горячего газа, с огромной скоростью обращающимися вокруг черной дыры на очень малом расстоянии от нее.
«Совершенно новое и очень интересное обстоятельство состоит в том, что такие вспышки до сих пор ясно проявлялись только при наблюдениях источника Стрелец A* в рентгеновских и инфракрасных лучах. Теперь же мы впервые видим очень сильные проявления орбитальных горячих пятен в радиодиапазоне»,— говорит Вельгус, аффилированный также с Астрономическим центром Николая Коперника в Польше и с группой BlackHoleInitiative при Гарвардском университете в США.
«Возможно, горячие пятна, которые регистрируются на инфракрасных длинах волн, — проявление того же физического процесса: когда горячие пятна, излучающие в инфракрасных лучах, охлаждаются, они становятся видимыми на более длинных волнах, например, в диапазоне, в котором работают ALMA и EHT», — добавляет Джесси Вос (Jesse Vos) из Университета Святого Радбодa в Нидерландах.
Долго считалось, что вспышки возникают вследствие магнитных взаимодействий в очень горячем газе, обращающемся вокруг объекта Sagittarius A* на очень близком расстоянии. Новые находки поддерживают эту идею. «Мы нашли сильное свидетельство магнитного происхождения этих вспышек, и наши наблюдения позволяют судить о геометрии этого процесса. Новые данные очень полезны для теоретической интерпретации этих явлений», — говорит член исследовательской группы Моника Мочибродска (Monika Mościbrodzka) из университета Святого Радбодa.
Антенная решетка ALMA позволяет астрономам исследовать поляризованное радиоизлучение от источника SgrA*, несущее информацию о магнитном поле черной дыры. Группа провела сравнение этих наблюдений с теоретическими моделями, чтобы больше узнать о формировании горячего пятна, о среде, в которую оно погружено, и о структуре магнитного поля вокруг объекта Стрелец A*. В результате получены более жесткие ограничения на форму магнитного поля, чем давали прежние наблюдения: стало больше известно о природе нашей черной дыры и окружающей ее области.
Выполненные наблюдения подтверждают некоторые из более ранних находок, сделанных в инфракрасном диапазоне с использованием приемника GRAVITY на Очень Большом телескопе ESO (VLT). Данные, полученные как на GRAVITY, так и на ALMA, подтверждают, что вспышка происходит в газовом сгустке, стремительно завихряющемся вокруг черной дыры со скоростью около 30 % скорости света в направлении часовой стрелки (в проекции на земное небо), причем мы видим орбиту горячего пятна почти плашмя.
«В будущем мы должны научиться отслеживать горячие пятна на всех частотах в ходе координированных многоволновых наблюдений как на GRAVITY, так и на ALMA; успешные наблюдения такого рода стали бы настоящей вехой в наших исследованиях физики вспышек в центре Галактики», — говорит Иван Марти-Видаль (Ivan Marti-Vidal) из Валенсийского университета.
Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
