Перейти к содержимому

Наиболее детальные наблюдения вещества вблизи черной дыры

 

 

 

 

 

 

Сверхчувствительный приемник ESO GRAVITY позволил получить еще одно подтверждение устоявшегося представления о существовании сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Новые наблюдения выявили скопления газа, с огромной скоростью – около 30% световой – несущиеся по круговой орбите в непосредственной близости от её горизонта событий. Это первый случай, когда вещество наблюдалось столь близко к «точке невозврата», и наиболее детальные на сегодняшний день наблюдения вещества, обращающегося по орбите, настолько близкой к черной дыре.

Используя приемник ESO GRAVITY на Очень Большом Телескопе (VLT) в режиме интерферометра, ученые из консорциума европейских институтов, в который входит и ESO [1], наблюдали вспышку инфракрасного излучения от аккреционного диска вокруг массивного объекта Стрелец A* в самом сердце Млечного Пути. Эти наблюдения стали долгожданным подтверждением того, что объект в центре нашей Галактики действительно, как это долго предполагалось, является сверхмассивной черной дырой. Вспышка была порождена веществом, находящимся на орбите, очень близкой к горизонту событий черной дыры. Таким образом, это самое детальное на сегодняшний день наблюдение вещества на столь близком расстоянии от черной дыры.

Большая часть вещества аккреционного диска — газового пояса вокруг Стрельца A*, вращающегося с релятивистской скоростью [2] — остается на своей орбите вокруг черной дыры. Однако, все, что окажется слишком близко к черной дыре, обречено: это вещество будет втянуто под горизонт событий. Наименьшее расстояние от черной дыры, на котором вещество еще может остаться не вовлеченным внутрь нее ее мощным тяготением, называется самой внутренней устойчивой круговой орбитой, и именно здесь произошла наблюдавшаяся вспышка.

"Просто сносит крышу, когда видишь в реале, как вещество вращается вокруг сверхмассивной черной дыры со скоростью 30% световой" – признается Оливер Пфуль (Oliver Pfuhl), ученый из MPE. "Фантастическая чувствительность приемника GRAVITY позволила нам наблюдать процесс аккреции в реальном времени в небывалых подробностях".

Эти измерения стали возможными только благодаря международному сотрудничеству и сверхсовременной технике [3]. Приемник GRAVITY, который помог осуществить это исследование, собирает световые потоки одновременно от всех четырех телескопов комплекса ESO VLT. В результате образуется виртуальный супер-телескоп с диаметром апертуры 130 метров. Именно так и удалось прозондировать ближайшие окрестности объекта Стрелец A*.

Ранее в этом же году тот же коллектив исследователей при помощи GRAVITY и другого приемника VLT, SINFONI, сумел точно измерить координаты звезды S2 в момент ее прохождения через область крайне мощного гравитационного поля объекта Стрелец A*. В результате впервые были зарегистрированы эффекты, предсказываемые общей теорией относительности Эйнштейна для столь экстремальной среды. Кроме того, во время прохождения S2 вблизи черной дыры наблюдалось сильное инфракрасное излучение.

"Мы тщательно отслеживали звезду S2 и, конечно, не спускаем глаз с объекта Стрелец A* ", -- говорит Пфуль. "И вот, во время наших наблюдений нам повезло зарегистрировать три ярких вспышки в окрестности черной дыры. Это было счастливым совпадением!"

Излучение, испускаемое высокоэнергетическими электронами в непосредственной близости к черной дыре, наблюдалось в виде трех исключительно ярких вспышек, параметры которых в точности соответствуют теоретическим предсказаниям для горячих пятен в окрестности черной дыры с массой в четыре миллиона солнечных масс [4]. По-видимому, причиной этих вспышек являются магнитные взаимодействия в очень горячем газе, обращающемся вокруг объекта Стрелец A* на очень близком расстоянии от него.

Руководитель исследования Райнхард Гензель (Reinhard Genzel) из Института внеземной физики Макса Планка (MPE) в Гархинге (Германия), говорит: "Это один из проектов, о которых мы всегда мечтали, но не смели поверить, что он мог бы осуществиться так скоро". Упомянув устоявшееся представление о том, что Стрелец A* является сверхмассивной черной дырой, Гензель заключил, что "полученный результат является ярким подтверждением парадигмы черной дыры".

Примечания
[1] Исследование было предпринято учеными из Института внеземной физики Макса Планка (MPE), Парижской обсерватории, Альпийского университета в Гренобле, CNRS, Института астрономии Макса Планка, Кёльнского университета, Португальского центра астрофизики и гравитации CENTRA и ESO.

[2] Релятивистскими скоростями называются скорости, при которых становятся заметными эффекты теории относительности Эйнштейна. В аккреционном диске вокруг объекта Стрелец A* газ движется со скоростью, составляющей примерно 30% скорости света.

[3] Приемник GRAVITY разработан коллаборацией в составе Института внеземной физики Макса Планка (Германия), LESIA (Парижская обсерватория–PSL/CNRS/Университет Сорбонна / Университет Дидро в Париже) и IPAG (Альпийский университет в Гренобле / CNRS -- Франция), Института астрономии Макса Планка (Германия), Кёльнского университета (Германия), Центра астрофизики и гравитации CENTRA (Португалия) и ESO.

[4] Солнечная масса – единица массы, используемая в астрономии. Она равна массе ближайшей к нам звезды, Солнца: 1.989 * 1030 кг. Другими словами, масса объекта Sgr A* в 1.3 триллиона раз больше массы Земли.

Узнать больше
Результаты исследования представлены в статье "Detection of Orbital Motions Near the Last Stable Circular Orbit of the Massive Black Hole SgrA*", под авторством коллаборации GRAVITY. Статья публикуется в журнале Astronomy & Astrophysics 31 октября 2018 г.

Состав коллаборации GRAVITY: R. Abuter (ESO, Garching, Germany), A. Amorim (Universidade de Lisboa, Lisbon, Portugal), M. Baubock (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Germany [MPE]), J.P. Berger (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, France [IPAG]; ESO, Garching, Germany), H. Bonnet (ESO, Garching, Germany), W. Brandner (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germany [MPIA]), Y. Clenet (LESIA, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universites, UPMC Univ. Paris 06, Univ. Paris Diderot, Meudon, France [LESIA])), V. Coude du Foresto (LESIA), P. T. de Zeeuw (Sterrewacht Leiden, Leiden University, Leiden, The Netherlands; MPE), C. Deen (MPE), J. Dexter (MPE), G. Duvert (IPAG), A. Eckart (University of Cologne, Cologne, Germany; Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Germany), F. Eisenhauer (MPE), N.M. Forster Schreiber (MPE), P. Garcia (Universidade do Porto, Porto, Portugal; Universidade de Lisboa Lisboa, Portugal), F. Gao (MPE), E. Gendron (LESIA), R. Genzel (MPE; University of California, Berkeley, California, USA), S. Gillessen (MPE), P. Guajardo (ESO, Santiago, Chile), M. Habibi (MPE), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile), Th. Henning (MPIA), S. Hippler (MPIA), M. Horrobin (University of Cologne, Cologne, Germany), A. Huber (MPIA), A. Jimenez Rosales (MPE), L. Jocou (IPAG), P. Kervella (LESIA; MPIA), S. Lacour (LESIA), V. Lapeyrere (LESIA), B. Lazareff (IPAG), J.-B. Le Bouquin (IPAG), P. Lena (LESIA), M. Lippa (MPE), T. Ott (MPE), J. Panduro (MPIA), T. Paumard (LESIA), K. Perraut (IPAG), G. Perrin (LESIA), O. Pfuhl (MPE), P.M. Plewa (MPE), S. Rabien (MPE), G. Rodriguez-Coira (LESIA), G. Rousset (LESIA), A. Sternberg (School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University, Tel Aviv, Israel, Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, USA), O. Straub (LESIA), C. Straubmeier (University of Cologne, Cologne, Germany), E. Sturm (MPE), L.J. Tacconi (MPE), F. Vincent (LESIA), S. von Fellenberg (MPE), I. Waisberg (MPE), F. Widmann (MPE), E. Wieprecht (MPE), E. Wiezorrek (MPE), J. Woillez (ESO, Garching, Germany), S. Yazici (MPE; University of Cologne, Cologne, Germany).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, намного обгоняющая по продуктивности другие наземные астрономические обсерватории мира. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Ирландия, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO, и Австралия, являющаяся ее стратегическим партнером. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономии. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT), способный работать в формате Очень Большого Телескопа-Интерферометра VLTI, и два крупнейших широкоугольных телескопа: VISTA, выполняющий обзоры неба в инфракрасных лучах, и обзорный телескоп оптического диапазона VLT (VLT Survey Telescope). ESO также является одним из основных партнеров по эксплуатации двух инструментов субмиллиметрового диапазона на плато Чахнантор: телескопа APEX и крупнейшего астрономического проекта современности ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство 39-метрового Чрезвычайно Большого Телескопа ELT, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо».

Текст переводил: Павел Головин

ЕстествоЗнание - увлекательно о науке для всех!

Добавить комментарий