Размер черной дыры в центре млечного пути – Сверхмассивная чёрная дыра — Википедия

Сверхмассивная чёрная дыра — Википедия

Изображение тени сверхмассивной чёрной дыры в ядре галактики M 87, полученное в радиодиапазоне, с помощью Event Horizon Telescope (2019). Сверху: сверхмассивная чёрная дыра, поглощающая звезду, в представлении художника. Снизу: изображения, предположительно показывающие сверхмассивную чёрную дыру в галактике RXJ 1242-11. Слева: в рентгеновском излучении. Справа: в оптическом диапазоне.^[1]

Сверхмасси́вная чёрная дыра́ — это чёрная дыра с массой 10⁵—10¹¹масс Солнца. Сверхмассивные чёрные дыры обнаружены в центре многих галактик, включая Млечный Путь^[2].

Сверхмассивные чёрные дыры имеют специфические свойства, отличающие их от меньших чёрных дыр:

• Парадоксально, но средняя плотность сверхмассивной чёрной дыры (вычисляемая путём деления массы чёрной дыры на её объём Шварцшильда) может быть очень мала (даже меньше плотности воздуха ^[3]). Это объясняется тем, что радиус Шварцшильда прямо пропорционален массе, а плотность — обратно пропорциональна объёму (то есть в данном случае плотность обратно пропорциональна радиусу Шварцшильда). Так как объём сферического объекта (например, горизонта событий невращающейся чёрной дыры) прямо пропорционален кубу радиуса. В результате средняя плотность чёрной дыры уменьшается с увеличением её массы:

ρ=3c632πM2G3.{\displaystyle \rho ={\frac {3\,c^{6}}{32\pi M^{2}G^{3}}}.}

• Приливные силы около горизонта событий значительно слабее из-за того, что центральная сингулярность расположена так далеко от горизонта, что гипотетический космонавт, путешествующий к центру чёрной дыры, не почувствует воздействия экстремальных приливных сил до тех пор, пока не погрузится в неё очень глубоко.

Сверхмассивная чёрная дыра и её аккреционный диск в представлении художника.

Общепринятой теории образования чёрных дыр такой массы ещё нет. Существует несколько гипотез, наиболее очевидной из которых является гипотеза, описывающая постепенное наращивание массы чёрной дыры аккрецией вещества на чёрную дыру звёздной массы. Другая гипотеза предполагает, что сверхмассивные чёрные дыры образуются при коллапсе больших газовых облаков и при их превращении в релятивистскую звезду массой в несколько сотен тысяч солнечных масс или больше. Такая звезда быстро становится нестабильной к радиальным возмущениям в связи с процессами образования электронно-позитронных пар, происходящими в её ядре, и может сколлапсировать сразу в чёрную дыру. При этом коллапс идёт минуя стадию сверхновой, при которой взрыв разбросал бы большую часть массы, не позволив образоваться сверхмассивной чёрной дыре. Ещё одна модель предполагает, что сверхмассивные чёрные дыры могли образоваться в результате коллапса плотных звёздных кластеров, когда отрицательная теплоёмкость системы приводит дисперсию скорости в ядре к релятивистским значениям. Наконец, первичные чёрные дыры могли образоваться из начальных возмущений сразу после Большого взрыва.

Трудность образования сверхмассивной чёрной дыры заключается в том, что достаточное для этого количество вещества должно быть сконцентрировано в относительно небольшом объёме. Для этого у материи должен быть очень малый начальный угловой момент — то есть медленное вращение. Обычно скорость аккреции на чёрную дыру ограничена именно угловым моментом падающей материи, который должен быть в основном передан обратно наружу, что и ограничивает скорость роста массы чёрной дыры (см. аккреционный диск).

В наблюдаемом списке кандидатов в чёрные дыры есть провал в распределении масс. Есть чёрные дыры звёздных масс, образующиеся в результате коллапса звёзд, массы которых простираются, вероятно, до 33 солнечных масс. Минимальная же масса сверхмассивных чёрных дыр лежит в районе 10⁵ солнечных масс (при максимальном значении — не более 5·10¹⁰ солнечных масс^[4]). Самая массивная из обнаруженных черных дыр SDSS J140821.67+025733.2 имеет массу 1.96 10¹¹солнечных масс^[5]. Между этими значениями должны лежать чёрные дыры промежуточных масс, но такая чёрная дыра (HLX-1, обнаруженная австралийским радиотелескопом CSIRO 9 июля 2012 года) пока известна лишь в единственном экземпляре^[6], что является аргументом в пользу различных механизмов образования лёгких и тяжёлых чёрных дыр. Некоторые астрофизические модели^[7], однако, объясняют характерные особенности сверхъярких рентгеновских источников, как содержащих именно такие чёрные дыры (промежуточных масс).

Обнаружение сверхмассивных чёрных дыр[править | править код]

В настоящее время единственный достоверный способ отличить чёрную дыру от объекта другого типа состоит в том, чтобы измерить массу и размеры объекта и сравнить его радиус с гравитационным радиусом, который задаётся формулой

 Rg=2GMc2{\displaystyle \ R_{g}={2GM \over c^{2}}},

где  G{\displaystyle \ G} — гравитационная постоянная,  M{\displaystyle \ M} — масса объекта,  c{\displaystyle \ c} — скорость света.

К сожалению, сегодня разрешающая способность телескопов недостаточна для того, чтобы различать области пространства размером порядка гравитационного радиуса чёрной дыры. Поэтому в идентификации сверхмассивных чёрных дыр есть определённая степень допущения. Считается, что установленный верхний предел размеров этих объектов недостаточен, чтобы рассматривать их как скопления белых или коричневых карликов, нейтронных звёзд, чёрных дыр обычной массы.

Существует множество способов определить массу и ориентировочные размеры сверхмассивного тела, однако большинство из них основано на измерении характеристик орбит вращающихся вокруг них объектов (звёзд, радиоисточников, газовых дисков). В самом простейшем и достаточно часто встречающемся случае обращение происходит по кеплеровским орбитам, о чём говорит пропорциональность скорости вращения спутника квадратному корню из большой полуоси орбиты:

 V=GMr{\displaystyle \ V={\sqrt {GM \over r}}}.

В этом случае масса центрального тела находится по известной формуле

 M=V2rG{\displaystyle \ M={V^{2}r \over G}}.

В ряде случаев, когда объекты-спутники представляют собой сплошную среду (газовый диск, плотное звёздное скопление), которая своим тяготением влияет на характеристики орбиты, радиальное распределение массы в ядре галактики получается путём решения т. н. бесстолкновительного уравнения Бернулли.

Метод отношения масса-светимость[править | править код]

Основным методом поиска сверхмассивных чёрных дыр в настоящее время является исследование распределения яркости и скорости движения звёзд в зависимости от расстояния до центра галактики^[8]. Распределение яркости снимается фотометрическими методами при фотографировании галактик с большим разрешением, скорости звёзд — по красному смещению и уширению линий поглощения в спектре звезды.

Имея распределение скорости звёзд  V(r){\displaystyle \ V(r)} можно найти радиальное распределение масс  M(r){\displaystyle \ M(r)} в галактике. Например, при эллиптической симметрии поля скоростей решение уравнения Бернулли даёт следующий результат:

 M(r)=V2rG+σr2rG[−dln⁡νdln⁡r−dln⁡σr2dln⁡r−(1−σθ2σr2)−(1−σϕ2σr2)]{\displaystyle \ M(r)={V^{2}r \over G}+{\sigma _{r}^{2}r \over G}\left[-{d\,\ln \nu \over d\,\ln r}-{d\,\ln \sigma _{r}^{2} \over d\,\ln r}-\left(1-{\sigma _{\theta }^{2} \over \sigma _{r}^{2}}\right)-\left(1-{\sigma _{\phi }^{2} \over \sigma _{r}^{2}}\right)\right]},

где  V{\displaystyle \ V} — скорость вращения,  σr,σθ{\displaystyle \ \sigma _{r},\,\,\sigma _{\theta }} и  σϕ{\displaystyle \ \sigma _{\phi }} — радиальная и азимутальные проекции дисперсии скорости,  G{\displaystyle \ G} — гравитационная постоянная,  ν{\displaystyle \ \nu } — плотность звёздного вещества, которая обычно принимается пропорциональной светимости.

Поскольку чёрная дыра имеет большую массу при низкой светимости, одним из признаков наличия в центре галактики сверхмассивной чёрной дыры может служить высокое отношение массы к светимости  M/L{\displaystyle \ M/L} для ядра галактики. Плотное скопление обычных звёзд имеет отношение  M/L{\displaystyle \ M/L} порядка единицы (масса и светимость выражаются в массах и светимостях солнца), поэтому значения  M/L>>1{\displaystyle \ M/L>>1} (для некоторых галактик  M/L>1000{\displaystyle \ M/L>1000}), являются признаком наличия сверхмассивной чёрной дыры. Возможны, однако, альтернативные объяснения этого феномена: скопления белых или коричневых карликов, нейтронных звёзд, чёрных дыр обычной массы.

Измерение скорости вращения газа[править | править код]

В последнее время благодаря повышению разрешающей способности телескопов стало возможным наблюдать и измерять скорости движения отдельных объектов в непосредственной близости от центра галактик. Так, при помощи спектрографа FOS (Faint Object Spectrograph) космического телескопа «Хаббл» группой под руководством Х. Форда была обнаружена вращающаяся газовая структура в центре галактики M87^[9]. Скорость вращения газа на расстоянии около 60 световых лет от центра галактики составила 550 км/с, что соответствует кеплеровской орбите с массой центрального тела порядка 3⋅10⁹ масс солнца. Несмотря на гигантскую массу центрального объекта, нельзя сказать с полной определённостью, что он является чёрной дырой, поскольку гравитационный радиус такой чёрной дыры составляет около 0,001 светового года.

Измерение скорости микроволновых источников[править | править код]

В 1995 году группа под руководством Дж. Морана наблюдала точечные микроволновые источники, вращающиеся в непосредственной близости от центра галактики NGС 4258^[10]. Наблюдения проводились при помощи радиоинтерферометра, включавшего сеть наземных радиотелескопов, что позволило наблюдать центр галактики с угловым разрешением 0,001″. Всего было обнаружено 17 компактных источников, расположенных в дискообразной структуре радиусом около 10 световых лет. Источники вращались в соответствии с кеплеровским законом (скорость вращения обратно пропорциональна квадратному корню из расстояния), откуда масса центрального объекта была оценена как 4⋅10⁷ масс солнца, а верхний предел радиуса ядра — 0,04 светового года.

Наблюдение траекторий отдельных звёзд[править | править код]

В 1993—1996 годах А. Экарт и Р. Генцель наблюдали движение отдельных звёзд в окрестностях центра нашей Галактики^[11]. Наблюдения проводились в инфракрасных лучах, для которых слой космической пыли вблизи ядра галактики не является препятствием. В результате удалось точно измерить параметры движения 39 звёзд, находящихся на расстоянии от 0,13 до 1,3 светового года от центра галактики. Было установлено, что движение звёзд соответствует кеплеровскому, центральное тело массой 2,5⋅10⁶ масс солнца и радиусом не более 0,05 светового года соответствует положению компактного радиоисточника Стрелец-А (Sgr A).

Сверхмассивная чёрная дыра в центре Млечного пути[править | править код]

Масса сверхмассивной чёрной дыры по разным оценкам составляет от двух до пяти миллионов солнечных масс.

Наблюдения в радиодиапазоне[править | править код]

Долгое время центр нашей Галактики, приблизительное положение которого (созвездие Стрельца) было известно по оптическим наблюдениям, не был ассоциирован ни с каким компактным астрономическим объектом. Только в 1960 году Дж. Оорт и Г. Рогур установили, что в непосредственной близости (менее 0,03°) от галактического центра находится радиоисточник Стрелец A* (Sgr A)^[12]. В 1966 году Д. Даунс и А. Максвелл, обобщив данные по радионаблюдениям в дециметровом и сантиметровом диапазонах, пришли к выводу, что малое ядро Галактики представляет собой объект диаметром 10 пк, связанный с источником Стрелец-А

[13].

К началу 1970-х годов благодаря наблюдениям в радиоволновом диапазоне было известно, что радиоисточник Стрелец-А имеет сложную пространственную структуру. В 1971 году Даунс и Мартин, проводя наблюдения на Кембриджском радиотелескопе с базой 1,6 км на частотах 2,7 и 5 ГГц с разрешением около 10’, выяснили, что радиоисточник состоит из двух диффузных облаков, находящихся на расстоянии 1’ друг от друга: восточная часть (Sgr A) излучает радиоволновой спектр нетермической природы, а западная (Sgr A*) представляет собой радиоизлучающее облако горячего ионизированного газа диаметром около 45″ (1,8 пк)^[14]. В 1974 году Б. Балик и С. Сандерс провели на 43-метровом радиотелескопе Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) картографирование радиоисточника Стрелец-А на частотах 2,7 и 8,1 ГГц с разрешением 2″^[15]. Было обнаружено, что оба радиоисточника представляют собой компактные образования диаметром менее 10″ (0,4 пк), окружённые облаками горячего газа.

Начало наблюдений в инфракрасном диапазоне[править | править код]

Вплоть до конца 1960-х годов не существовало эффективных инструментов для изучения центральных областей Галактики, поскольку плотные облака космической пыли, закрывающие от наблюдателя галактическое ядро, полностью поглощают идущее из ядра видимое излучение и значительно осложняют работу в радиодиапазоне.

Ситуация коренным образом изменилась благодаря развитию инфракрасной астрономии, для которой космическая пыль практически прозрачна. Ещё в 1947 году Стеббинс и А. Уитфорд, используя фотоэлемент, сканировали галактический экватор на длине волны 1,03 мкм, однако не обнаружили дискретного инфракрасного источника^[16]. В. И. Мороз в 1961 году провёл аналогичное сканирование окрестностей Sgr A на волне 1,7 мкм и тоже потерпел неудачу.^[17]. В 1966 году Е. Беклин сканировал район Sgr A в диапазоне 2,0-2,4 мкм и впервые обнаружил источник, по положению и размерам соответствовавший радиоисточнику Стрелец-А.

В 1968 году Е. Беклин и Г. Нейгебауэр провели сканирование для длин волн 1,65, 2,2 и 3,4 мкм с разрешением 0,08—1,8″ и обнаружили объект сложной структуры, состоявший из основного инфракрасного источника диаметром 5′, компактного объекта внутри него, расширенной фоновой области и нескольких компактных звездообразных источников в непосредственной близости от основного источника^[18].

В середине 1970-х годов начинается исследование динамических характеристик наблюдаемых объектов. В 1976 году Е. Воллман спектральными методами (использовалась линия излучения неона Ne II с длиной волны 12,8 мкм) исследовал скорость движения газов, в области диаметром 0,8 пс вокруг галактического центра. Наблюдения показали симметричное движение газа со скоростями около 75 км/c. По полученным данным Воллман предпринял одну из первых попыток оценить массу объекта, предположительно находящегося в центре галактики. Полученный им верхний предел массы оказался равным 4⋅10

6 масс Солнца^[19].

Обнаружение компактных инфракрасных источников[править | править код]

Дальнейшее увеличение разрешающей способности телескопов позволило выделить в газовом облаке, окружающем центр Галактики, несколько компактных инфракрасных источников. В 1975 году Е. Беклин и Г. Нейгебауэр составили инфракрасную карту центра Галактики для длин волн 2,2 и 10 мкм с разрешением 2,5″, на которой выделили 20 обособленных источников, получивших название IRS1—IRS20^[20]. Четыре из них (1, 2, 3, 5) позиционно совпали с известными по радионаблюдениям компонентами радиоисточника Sgr A. Природа выделенных источников долгое время обсуждалась. Один из них (IRS 7) идентифицирован как молодая звезда-сверхгигант, несколько других — как молодые гиганты. IRS 16 оказался очень плотным (10⁶ масс Солнца на кубический парсек) скоплением звёзд-гигантов и карликов. Остальные источники предположительно являлись компактными облаками H II и планетарными туманностями, в некоторых из которых присутствовали звёздные компоненты

[21]. Продольная скорость отдельных источников лежала в пределах ±260 км/c, диаметр составлял 0,1—0,45 пк, масса 0,1—10 масс Солнца, расстояние от центра Галактики 0,05—1,6 пк. Масса центрального объекта оценивалась как 3⋅10⁶ масс Солнца, таким же был порядок массы, распределённой в области радиусом 1 пк вокруг центра. Поскольку вероятная ошибка при вычислении масс была того же порядка, допускалась возможность отсутствия центрального тела, при этом распределённая в радиусе 1 пк масса оценивалась как 0,8—1,6⋅10⁷ масс Солнца^[22].

Последующее десятилетие характеризовалось постепенным ростом разрешающей способности оптических приборов и выявлением всё более подробной структуры инфракрасных источников. К 1985 году стало ясно, что наиболее вероятным местом нахождения центральной чёрной дыры является источник, обозначенный как IRS 16. Были обнаружены также два мощных потока ионизированного газа, один из которых вращался по круговой орбите на расстоянии 1,7 пк от центра Галактики, а второй — по параболической на расстоянии 0,5 пк. Масса центрального тела, рассчитанная по скорости этих потоков составила 4,7⋅10

6 масс Солнца по первому потоку и 3,5⋅10⁶ масс Солнца по второму^[23].

Наблюдение отдельных звёзд[править | править код]

Звёзды в пределах ±0,5″ от центра Галактики (рисунок) Траектории звёзд, ближайших к центру Галактики по данным наблюдений 1995—2003 годов

Данные в этой статье приведены по состоянию на 2009 год. Вы можете помочь, обновив информацию в статье.

В 1991 году вступил в строй инфракрасный матричный детектор Sharp I на 3,5-метровом телескопе Европейской южной обсерватории (ESO) в Ла-Силла (Чили). Камера диапазона 1—2,5 мкм обеспечивала разрешение 50 угловых мкс

[источник не указан 431 день] на 1 пиксель матрицы. Кроме того, был установлен 3D-спектрометр на 2,2-метровом телескопе той же обсерватории.

С появлением инфракрасных детекторов высокого разрешения стало возможным наблюдать в центральных областях галактики отдельные звёзды. Изучение их спектральных характеристик показало, что большинство из них относятся к молодым звёздам возрастом несколько миллионов лет. Вопреки ранее принятым взглядам, было установлено, что в окрестностях сверхмассивной чёрной дыры активно идёт процесс звездообразования. Полагают, что источником газа для этого процесса являются два плоских аккреционных газовых кольца, обнаруженных в центре Галактики в 1980-х годах. Однако внутренний диаметр этих колец слишком велик, чтобы объяснить процесс звездообразования в непосредственной близости от чёрной дыры. Звёзды, находящиеся в радиусе 1″ от чёрной дыры (так называемые «S-звёзды») имеют случайное направление орбитальных моментов, что противоречит аккреционному сценарию их возникновения. Предполагается, что это горячие ядра красных гигантов, которые образовались в отдалённых районах Галактики, а затем мигрировали в центральную зону, где их внешние оболочки были сорваны приливными силами чёрной дыры

[24].

К 1996 году были известны более 600 звёзд в области диаметром около парсека (25″) вокруг радиоисточника Стрелец А*, а для 220 из них были надёжно определены радиальные скорости. Оценка массы центрального тела составляла 2—3⋅10⁶ масс Солнца, радиуса — 0,2 светового года.

По состоянию на октябрь 2009 года разрешающая способность инфракрасных детекторов достигла 0,0003″ (что на расстоянии 8 кпк соответствует 2,5 а. е.). Число звёзд в пределах 1 пк от центра Галактики, для которых измерены параметры движения, превысило 6000^[25].

Рассчитаны точные орбиты для ближайших к центру Галактики 28 звёзд, наиболее интересной среди которых является звезда S2. За время наблюдений (1992—2007), она сделала полный оборот вокруг чёрной дыры, что позволило с большой точностью оценить параметры её орбиты. Период обращения S2 составляет 15,8±0,11 лет, большая полуось орбиты 0,123±0,001″ (1000 а. е.), эксцентриситет 0,880±0,003, максимальное приближение к центральному телу 0,015″ или 120 а. е.^[26] Точное измерение параметров орбиты S2, которая оказалась близкой к кеплеровской, позволило с высокой точностью оценить массу центрального тела. По последним оценкам она равна

 (4.31±0.06∣stat±0.36∣R0)×106M⊙,{\displaystyle \ (4.31\pm 0.06\mid _{stat}\pm \,0.36\mid _{R_{0}})\times 10^{6}M_{\odot },}

где ошибка 0,06 вызвана погрешностью измерения параметров орбиты звезды S2, а ошибка 0,36 — погрешностью измерения расстояния от Солнца до центра Галактики^[26].

Наиболее точные современные оценки расстояния до центра галактики дают:

 R0=8.33±0.35kpc.{\displaystyle \ R_{0}=8.33\pm 0.35\,\mathrm {kpc} .}

Пересчёт массы центрального тела при изменении оценки расстояния производится по формуле:

 [4.31(R0/8.33kpc)2.19±0.06±8.6ΔR/R0]×106M⊙.{\displaystyle \ [\,4.31(R_{0}/8.33\,\mathrm {kpc} )^{2.19}\pm 0.06\pm 8.6\Delta R/R_{0}\,]\times 10^{6}M_{\odot }.}

Гравитационный радиус чёрной дыры массой 4⋅10⁶ масс Солнца составляет примерно 12 млн км, или 0,08 а. е., то есть в 1400 раз меньше, чем ближайшее расстояние, на которое подходила к центральному телу звезда S2. Однако среди исследователей практически нет сомнений, что центральный объект не является скоплением звёзд малой светимости, нейтронных звёзд или чёрных дыр, поскольку сконцентрированные в таком малом объёме они неизбежно бы слились за короткое время в единый сверхмассивный объект, который не может быть ничем иным, кроме чёрной дыры.

Сверхмассивные чёрные дыры вне нашей галактики[править | править код]

• По состоянию на 2018 год самая тяжёлая сверхмассивная чёрная дыра находится в квазаре TON 618 в созвездии Гончих Псов на расстоянии 10,37 млрд световых лет от Солнца. Её масса составляет 66 млрд M_⊙.
• Сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики Хольмберг 15A (en:Holmberg 15A), находящейся в созвездии Кита в 700 млн св. лет от Солнца, имеет массу равную примерно 40±8 млрд масс Солнца^[27].
• Сверхмассивная чёрная дыра массой 21 млрд масс Солнца находится в галактике NGC 4889 в созвездии Волосы Вероники.
• Квазар OJ 287 в созвездии Рака представляет собой двойную систему чёрных дыр, бо́льшая из которых имеет массу равную 18 млрд M_⊙, фактически массу небольшой галактики.
• Масса чёрной дыры в центре галактики NGC 1277 в созвездии Персея составляет 17 млрд M_⊙, что составляет 14 % массы всей галактики^[28].
• Сверхмассивная чёрная дыра Q0906+6930 в созвездии Большой Медведицы имеет массу в 10 млрд M_⊙^[29].

Сверхмассивные чёрные дыры в карликовых галактиках[править | править код]

В 2011 году активную сверхмассивную чёрную дыру массой 3⋅10⁶M_⊙ нашли в карликовой галактике Henize 2−10 (en:Hen 2-10) в 30 млн световых лет от Солнца в созвездии Компаса^[30]. Затем было найдено около 100 активных массивных чёрных дыр в галактиках с относительно слабым звездообразованием. Дальнейший поиск с помощью более длинных радиоволн помог обнаружить 39 кандидатов в менее активные массивные чёрные дыры, из которых минимум 14 из кандидатов являются, скорее всего, массивными чёрными дырами. Некоторые из этих потенциальных массивных чёрных дыр находятся не в центрах их галактик, а на окраинах. Компьютерное моделирование показало, что до половины всех карликовых галактик могут иметь нецентральные чёрные дыры^[31].

ru.wikipedia.org

Сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути. Сверхмассивная черная дыра в квазаре OJ 287

Совсем недавно науке стало достоверно известно, что же такое черная дыра. Но едва ученые разобрались с этим феноменом Вселенной, на них свалился новый, куда более сложный и запутанный: сверхмассивная черная дыра, которую и черной-то не назовешь, а скорее ослепительно белой. Почему? А потому, что именно такое определение дали центру каждой галактики, который светится и сияет. Но стоит туда попасть, и кроме черноты, ничего не остается. Что же это за головоломка такая?

Памятка о черных дырах

Доподлинно известно, что простая черная дыра – это некогда светившая звезда. На определенном этапе существования ее гравитационные силы стали непомерно увеличиваться, при этом радиус оставался прежним. Если раньше звезду «распирало», и она росла, то теперь силы, сосредоточенные в ее ядре, начали притягивать к себе все остальные составляющие. Ее края «заваливаются» на центр, образуя невероятной силы коллапс, который и становится черной дырой. Такие «бывшие звезды» уже не светят, а являются абсолютно внешне незаметными объектами Вселенной. Но они весьма ощутимы, так как поглощают буквально все, что попадает в их гравитационный радиус. Неизвестно, что кроется за таким горизонтом событий. Исходя из фактов, любое тело столь огромная гравитация буквально раздавит. Однако в последнее время не только фантасты, но и ученые придерживаются мысли о том, что это могут быть своеобразные космические тоннели для путешествий на большие расстояния.

Что же такое квазар

Подобными свойствами обладает сверхмассивная черная дыра, иными словами, квазар. Это ядро галактики, у которого есть сверхмощное гравитационное поле, существующее за счет своей массы (миллионы или миллиарды масс Солнца). Принцип формирования сверхмассивных черных дыр пока установить не удалось. Согласно одной версии, причиной такого коллапса служат слишком сжатые газовые облака, газ в которых предельно разряжен, а температура невероятно высока. Вторая версия – это приращение масс различных малых черных дыр, звезд и облаков к единому гравитационному центру.

Наша галактика

Сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути не входит в разряд самых мощных. Дело в том, что сама галактика имеет спиралевидную структуру, что, в свою очередь, заставляет всех ее участников находиться в постоянном и достаточно быстром движении. Таким образом, гравитационные силы, которые могли бы быть сосредоточены исключительно в квазаре, как бы рассеиваются, и от края к ядру увеличиваются равномерно. Несложно догадаться, что дела в эллиптических или, скажем, неправильных галактиках, обстоят противоположным образом. На «окраинах» пространство крайне разряженное, планеты и звезды практически не движутся. А вот в самом квазаре жизнь буквально бьет ключом.

Параметры квазара Млечного Пути

Используя метод радиоинтерферометрии, исследователи смогли рассчитать массу сверхмассивной черной дыры, ее радиус и гравитационную силу. Как было отмечено выше, наш квазар тусклый, супермощным его назвать трудно, но даже сами астрономы не ожидали, что истинные результаты будут такими. Итак, Стрелец А* (так названо ядро) приравнивается к четырем миллионам солнечных масс. Более того, по очевидным данным, эта черная дыра даже не поглощает материю, а объекты, которые находятся в ее окружении, не нагреваются. Также был подмечен интересный факт: квазар буквально утопает в газовых облаках, материя которых крайне разряжена. Возможно, в настоящее время лишь начинается эволюция сверхмассивной черной дыры нашей галактики, и через миллиарды лет она станет настоящим гигантом, который будет притягивать не только планетарные системы, но и другие, более мелкие звездные скопления.

Насколько малой ни была бы масса нашего квазара, более всего ученых поразил его радиус. Теоретически такое расстояние можно преодолеть за несколько лет на одном из современных космических кораблей. Размеры сверхмассивной черной дыры немного превышают среднее расстояние от Земли до Солнца, а именно составляют 1,2 астрономические единицы. Гравитационный радиус этого квазара в 10 раз меньше основного диаметра. При таких показателях, естественно, материя просто не сможет сингулировать до тех пор, пока непосредственно не пересечет горизонт событий.

Парадоксальные факты

Галактика Млечный Путь относится к разряду молодых и новых звездных скоплений. Об этом свидетельствует не только ее возраст, параметры и положение на известной человеку карте космоса, но и мощность, которой обладает ее сверхмассивная черная дыра. Однако, как оказалось, «смешные» параметры могут иметь не только молодые космические объекты. Множество квазаров, которые обладают невероятной мощностью и гравитацией, удивляют своими свойствами:

• Обычный воздух зачастую имеет большую плотность, чем сверхмассивные черные дыры.
• Попадая на горизонт событий, тело не будет испытывать приливных сил. Дело в том, что центр сингулярности находится достаточно глубоко, и дабы достичь его, придется проделать долгий путь, даже не подозревая, что обратной дороги уже не будет.

Гиганты нашей Вселенной

Одним из самых объемных и старых объектов в космосе является сверхмассивная черная дыра в квазаре OJ 287. Это целая лацертида, расположенная в созвездии Рака, которая, к слову, очень плохо видна с Земли. В ее основе лежит двойная система черных дыр, следовательно, имеется два горизонта событий и две точки сингулярности. Больший объект имеет массу 18 миллиардов масс Солнца, практически как у небольшой полноценной галактики. Этот компаньон статичен, вращаются лишь объекты, которые попадают в его гравитационный радиус. Меньшая система весит 100 миллионов масс Солнца, а также имеет период обращения, который составляет 12 лет.

Опасное соседство

Галактики OJ 287 и Млечный Путь, как было установлено, являются соседями – расстояние между ними составляет примерно 3,5 миллиарда световых лет. Астрономы не исключают и той версии, что в ближайшем будущем эти два космических тела столкнутся, образовав сложную звездную структуру. По одной из версий, именно из-за сближения с подобным гравитационным гигантом движение планетарных систем в нашей галактике постоянно ускоряется, а звезды становятся горячее и активнее.

Сверхмассивные черные дыры на самом деле белые

В самом начале статьи был затронут весьма щекотливый вопрос: цвет, в котором перед нами постают самый мощные квазары, сложно назвать черным. Невооруженным глазом даже на самой простенькой фотографии любой галактики видно, что ее центр – это огромная белая точка. Почему же тогда мы считаем, что это сверхмассивная черная дыра? Фото, сделанные через телескопы, демонстрируют нам огромное скопление звезд, которые притягивает к себе ядро. Планеты и астероиды, которые вращаются рядом, из-за непосредственной близости отражают, тем самым преумножая весь присутствующий рядом свет. Так как квазары не затягивают с молниеносной скоростью все соседние объекты, а лишь удерживают их в своем гравитационном радиусе, они не пропадают, а начинают еще больше пылать, ведь их температура стремительно растет. Что же касается обычных черных дыр, которые существуют в открытом космосе, то их название полностью оправдано. Размеры относительно невелики, но при этом сила гравитации колоссальна. Они попросту «съедают» свет, не выпуская из своих берегов ни единого кванта.

Кинематограф и сверхмассивная черная дыра

Гаргантюа – этот термин человечество стало широко употреблять по отношению к черным дырам после того, как на экраны вышел фильм «Интерстеллар». Просматривая эту картину, сложно понять, почему выбрано именно это название и где связь. Но в первоначальном сценарии планировали создать три черных дыры, две из которых носили бы названия Гаргантюа и Пантагрюэль, взятые из сатирического романа Франсуа Рабле. После внесенных изменений осталась лишь одна «кроличья нора», для обозначения которой было выбрано первое наименование. Стоит заметить, что в фильме черная дыра изображена максимально реалистично. Так сказать, дизайном ее внешнего вида занимался ученый Кип Торн, который базировался на изученных свойствах данных космических тел.

Как мы узнали о черных дырах?

Если бы не теория относительности, которая была предложена Альбертом Эйнштейном в начале ХХ века, никто бы, наверное, даже не обратил внимания на эти загадочные объекты. Сверхмассивная черная дыра расценивалась бы как обычное скопление звезд в центре галактики, а рядовые, маленькие, вовсе бы осталась незамеченными. Но сегодня, благодаря теоретическим расчетам и наблюдениям, которые подтверждают их правильность, мы можем наблюдать такой феномен, как искривление пространства-времени. Современные ученые говорят, что найти «кроличью нору» не так уж и сложно. Вокруг такого объекта материя ведет себя неестественно, она не только сжимается, но порой и светится. Вокруг черной точки образуется яркий ореол, который виден в телескоп. Во многом природа черных дыр помогает нам постичь историю становления Вселенной. В их центре находится точка сингулярности, подобная той, из которой ранее развился весь окружающий нас мир.

Доподлинно неизвестно, что может случиться с человеком, который пересечет горизонт событий. Раздавит ли его гравитация, или же он окажется в совершенно ином месте? Единственное, что можно утверждать с полной уверенностью, – гаргантюа замедляет время, и в какой-то момент стрелка часов окончательно и бесповоротно останавливается.

fb.ru

Центральную чёрную дыру Млечного Пути разглядели в небывалых подробностях

Астрономы получили рекордно детальное изображение объекта Sgr A*. Это сверхмассивная чёрная дыра в центре Млечного Пути и диск падающего на неё вещества. О достижении рассказывает научная статья, опубликованная большой группой авторов в издании Astrophysical Journal.

Учёные весьма интересуются чёрными дырами вообще и сверхмассивными в частности. Эти экстремальные объекты помогают проверить передовые теории гравитации и вообще выяснить поведение материи в условиях, недостижимых в земных лабораториях.

Ближайшая к Земле известная сверхмассивная чёрная дыра расположена в центре Галактики. Для того чтобы получить как можно более детальные её изображения, создана сеть радиотелескопов EHT. Конечной целью проекта является непосредственное наблюдение горизонта событий (условно говоря, «поверхности» чёрной дыры) и её так называемой тени. Тень представляет собой тёмную область на ярком фоне, которая возникает из-за воздействия гравитации объекта на пролетающие мимо фотоны. Согласно некоторым исследованиям, именно форма тени позволит отличить чёрную дыру от портала в удалённые области Вселенной – кротовой норы.

Данные, о которых идёт речь в новой статье, были получены сетью EHT, когда к ней впервые был подключён чилийский 12-метровый радиотелескоп APEX. Наблюдения были проведены в 2013 году, последующие годы ушли на обработку данных.

Поясним, что EHT представляет собой интерферометр. «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали о том, что это такое. Вкратце напомним, что система из двух антенн, расположенных на концах отрезка L (он называется базой интерферометра), по способности различать тонкие детали аналогична одному телескопу с диаметром зеркала L. То есть, условно говоря, можно соорудить «антенну» размером в тысячи километров. Это называется радиоитерферометрией со сверхдлинными базами (РСДБ).

В реальности, правда, всё сложнее. Такая система получает не полноценное изображение, а его фрагменты, пробелы между которыми приходится заполнять с помощью моделей. Поэтому желательно использовать не две антенны, а несколько. Чем больше в сети баз (отрезков, соединяющих телескопы), различающихся по длине и/или по направлению, тем полнее будут собранные данные.

Без «Апекса» система EHT состояла из пяти телескопов, расположенных на Гавайях, в Калифорнии и Аризоне. Подключение чилийского телескопа сразу увеличило максимальную базу сети почти вдвое, примерно до 10 тысяч километров. К тому же антенна, расположенная в Южном полушарии, значительно облегчила наблюдения центра Галактики ввиду его расположения на небе.

«Мы много работали на высоте более 5000 метров, устанавливая оборудование, чтобы телескоп APEX был готов к РСДБ-наблюдениям с длиной волны 1,3 миллиметра, – говорит соавтор исследования Алан Рой (Alan Roy) из Института радиоастрономии имени Макса Планка в пресс-релизе организации. – Мы гордимся эффективностью APEX в этом эксперименте».

В результате удалось разглядеть в объекте Sgr A* детали размером 36 миллионов километров. Что, напомним, почти в пять раз меньше дистанции от Земли до Солнца, и это на расстоянии 26 тысяч световых лет от наблюдателя. Это рекордная величина. Она меньше предполагаемого диаметра аккреционного диска и всего в три раза больше радиуса Шварцшильда, который условно можно принять за размер чёрной дыры.

Подвергнув полученные данные сложной математической обработке, авторы построили две модели источника, которые согласуются с новыми наблюдениями. Согласно одной из них, мы имеем дело с ярким кольцом вокруг относительно тусклого центра. В другой речь идёт об отдельном излучающем пятне, сильно смещённом относительно центра изображения. Оба варианта показаны на рисунке.

РСДБ-сеть (слева внизу) и построенные по полученным данным модели излучения (справа вверху).

Исследователи тщательно проверили полученные данные и убедились, что они относятся именно к внутренней структуре источника, а не к искажениям, внесённым в сигнал межзвёздной средой.

«Межзвёздные мерцания, которые в принципе могут привести к искажениям изображения, не являются доминирующим эффектом на длине волны 1,3 миллиметра», – объясняет соавтор работы Димитриос Псалтис (Dimitrios Psaltis) из Университета Аризоны.

В будущем исследователи планируют интерпретировать собранные данные, чтобы выяснить физические условия, царящие вокруг чёрной дыры. Также учёные собираются получить ещё более подробные изображения объекта. С 2017 года в составе сети EHT работает знаменитый радиотелескоп ALMA, также расположенный в Чили. Так что в скором будущем нас, вероятно, снова ждут интересные новости.

Напомним, что «Вести.Наука» не впервые рассказывают об окрестностях Sgr A*. Например, мы писали об обнаруженной там загадочной нити, образовании звёзд и полчищах чёрных дыр звёздной массы.

nauka.vesti.ru

Черная дыра в центре Млечного Пути внезапно проснулась, заявляют ученые

МОСКВА, 12 авг — РИА Новости. Ученые, работающие с телескопом Кека на Гавайских островах, зафиксировали мощную вспышку в окрестностях сверхмассивной черной дыры Sgr A* в центре Галактики. Она могла разорвать на части звезду или поглотить большое количество материи в конце мая, сообщил известный астроном Фил Плейт.

«Сейчас у нас есть две гипотезы. С одной стороны, Sgr A* могла вырвать и поглотить часть материи звезды S0-2, сблизившейся с ней в мае прошлого года. С другой, мы не исключаем того, что в этот момент дыру достигла часть облака газа G2, которое подошло к ней на опасное расстояние пять лет назад», — заявил Тун До (Tuan Do), астроном из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США).

В центре Млечного Пути и, предположительно, всех остальных галактик Вселенной «обитает» необычно крупная черная дыра. В нашем случае она примерно в четыре миллиона раз тяжелее Солнца и расположена на расстоянии 26 тысяч световых лет от Земли.

Эту черную дыру, которую астрономы называют Sgr A*, окружают десятки звезд и несколько крупных облаков газа, периодически сближающихся и проходящих на опасном расстоянии от нее.

12 апреля, 11:11РИА НаукаТень пустоты: почему ученые пока не увидели черную дыру в центре Галактики

Яркие примеры этого — звезда S0-2, открытая астрономами почти два десятилетия назад, и облако газа G2, обнаруженное немецким астрономом Райнхардом Генцелем в 2011 году. Оба объекта пролетели относительно недавно на рекордно малом расстоянии от горизонта событий, и астрономы предполагали, что эти пролеты должны были сопровождаться мощным фейерверком или даже гибелью и того и другого кандидата на роль «обеда» черной дыры.

Подобный исход событий интересовал астрофизиков по одной простой причине: Sgr A*, в отличие от многих других сверхмассивных черных дыр, находится в «спячке» и не проявляет особых признаков активности. Поглощение звезды или облака газа, как надеялись исследователи, должно было пробудить ее и дать им первую возможность детально изучить структуру выбросов черной дыры и то, как она поглощает материю.

Этим надеждам, как считали раньше астрономы, не было суждено сбыться. Первые наблюдения за рандеву Sgr A* со звездой и облаком газа показали, что оба объекта пережили сближение и не были уничтожены черной дырой. Более того, ученые не зафиксировали никаких вспышек и других намеков на потерю значительной части массы.

Here’s a timelapse of images over 2.5 hr from May from @keckobservatory of the supermassive black hole Sgr A*. The black hole is always variable, but this was the brightest we’ve seen in the infrared so far. It was probably even brighter before we started observing that night! pic.twitter.com/MwXioZ7twV

— Tuan Do (@quantumpenguin) August 11, 2019

Ситуация, по словам Фила Плейта, резко изменилась в середине мая этого года, когда До и его коллеги, работавшие с телескопом Кека, установленным на горе Мауна-Кеа на Гавайях, начали фиксировать очень большие и быстрые вариации в силе инфракрасного свечения Sgr A*. В некоторых случаях ее яркость повышалась в 75 раз за несколько часов, а потом так же быстро падала.

Как объясняет астрофизик, большую часть тепла и света, исходящего от черной дыры, поглощает толстая «шуба» из пыли и газа, окружающего центр Галактики, поэтому эти сдвиги говорили о резких изменениях в поведении Sgr A* и ее возможном пробуждении.

«Вариации в яркости свечения говорят о том, что количество газа, падающего на горизонт событий, заметно и очень быстро меняется. Что именно порождает эти флуктуации, мы пока не знаем, как и не можем сказать, как долго продлится это пробуждение черной дыры», — продолжает До.

Сила этого свечения продолжала расти по конец мая этого года, однако о дальнейших изменениях в поведении черной дыры астрономы пока не могут сказать по одной очень «земной» причине.

Дело в том, что ученые уже почти два месяца не имеют физического доступа к телескопам из-за того, что протестующие религиозные активисты перекрыли главную дорогу к обсерваториям, пытаясь остановить строительство 30-метрового мегателескопа TMT на вершине «священной горы».

11 июля, 12:33РИА НаукаУченые начнут постройку крупнейшего телескопа мира на следующей неделе

В прошлую пятницу власти Гавайских островов нашли общий язык с активистами и договорились, что те позволят астрономам возобновить работу в самое ближайшее время, не блокируя альтернативные пути подъезда к вершине Мауна-Кеа.

Быстрое восстановление работы телескопа Кека и его «соседей», как объяснил До, критически важно для астрономов, так как за центром Галактики, в силу особенностей орбиты Земли, они могут наблюдать далеко не всегда.

По его словам, у ученых осталось лишь несколько недель до того, как Sgr A* скроется за «горизонтом» и они до начала следующего года потеряют возможность наблюдать за ее пробуждением. Это может стать невосполнимой потерей для науки, заключил исследователь.

ria.ru

Черная дыра в центре нашей галактики более опасна, чем мы думали

Источник: https://www.inverse.com

Сверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики выплеснула огромную вспышку излучения 3,5 миллиона лет назад, которая была бы хорошо видна с Земли.

В новом исследовании, которое вскоре будет опубликовано в Астрофизическом журнале, астрономы обнаружили, что вспышка оставила изменения в газовом следе, называемом Магеллановым потоком, который находится на расстоянии около 200 000 световых лет и окружает Млечный путь.

В состав команды исследователей входят: Ральф Сазерленд и Брент Гровс из Австралийского национального университета и Магда Гульельмо, Вен Хао Ли и Эндрю Керзонс из Сиднейского университета; Филипп Малони из Университета Колорадо; Джеральд Сесил из Университета Каролины; и Эндрю Дж. Фокс из Научного института космического телескопа в Балтиморе.

Яркая область в левом нижнем углу является центром галактики. На этом инфракрасном изображении видны только самые плотные облака пыли. Источник: https://old.ipac.caltech.edu/2mass/gallery/showcase/galcen/index.html

Это открытие меняет наш взгляд на центральную черную дыру нашей галактики, которая на протяжении всей истории человечества оставалась неактивной. Астрономы начинают понимать, что она была чрезвычайно активной, даже взрывной, в относительно недавнем прошлом по галактическим меркам (миллионы лет назад).

Такая активность появляется и исчезает на протяжении миллиардов лет. Мы не понимаем, почему эта активность прерывается, но это как-то связано с тем, как материал попадает в черную дыру.

Наше положение на Земле напоминает жизнь вблизи спящего вулкана, такого как Везувий, который, как известно, в прошлом был довольно активным, что имело катастрофические последствия для Помпеи.

Несмотря на это, нет необходимости тревожиться: насколько мы можем судить, мы находимся в безопасности, здесь на орбите около прохладной карликовой звезды далеко от центра Млечного пути.

Из горячего вращающегося газа вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути испускается излучение, оставляя следы в Магеллановом потоке. Источник: James Josephides / Swinburne University

Почему в центре галактики расположена черная дыра?

Если вы посмотрите вдоль Млечного Пути в направлении созвездия Стрельца, вы увидите плотную агломерацию звезд вокруг центра галактики. Галактический центр отмечен очень плотным, очень массивным скоплением звезд, вращающихся вокруг сверхмассивной черной дыры.

Ранее в этом году команда ESO Gravity нашла звезду, которая вращается около черной дыры скоростью до 10 000 км в секунду, что составляет несколько процентов от скорости света. Это позволило им взвесить черную дыру с точностью до 1%, получив значение примерно в 4 миллиона раз больше массы Солнца.

На самом деле, это не такое уж и большое значение для сверхмассивных черных дыр. Например, наша соседняя галактика Андромеда также имеет сверхмассивную черную дыру, но она в 50 раз тяжелее нашей.

По существу все большие галактики имеют центральные массивные черные дыры. Мы не знаем точно, почему это так, но мы знаем, что это важно и что рост этих монстров, вероятно, повлиял на галактику в целом.

Понимание эффекта взаимодействия между черными дырами и галактиками-хозяевами — одна из самых горячих тем современной астрофизики.

Улучшенное радиоизображение Центавра А. Источник: http://www.eso.org

Некоторые черные дыры более активны, чем другие

Но если мы посмотрим на Вселенную, то увидим, что только у нескольких процентов галактик появляются «активные» черные дыры. Под «активными» мы имеем ввиду черные дыры, которые окружены газом и звездами, вращающимися вокруг черной дыры, образуя чрезвычайно горячее газовое кольцо.

Это кольцо, называемое аккреционным диском, становится настолько горячим, что испускает струи по всей галактике. Эффекты этих взрывов особенно впечатляют в более массивных галактиках.

На протяжении десятилетий австралийские радиотелескопы наносили на карту реактивные потоки, которые намного больше, чем видимая галактика в середине.

Струя в галактике Центавр А простирается более чем на 10 градусов по небу — это размер 20 полных Лун рядом друг с другом. Это замечательно, учитывая, что Центавр А находится на расстоянии 10 миллионов световых лет.

Лучи излучения от аккреционного диска черной дыры разлетаются в разные. Источник: Phil Hopkins / Caltech

Вспышка Млечного Пути

Около 3 миллионов лет назад наш прямой предок австралопитек афарский ходил по Земле. Возможно, они смотрели вверх и наблюдали, как поток света вырывается вдоль Млечного Пути, ярче любой звезды на ночном небе.

Световое шоу выглядело как статичные лучи в человеческом масштабе времени и мерцающие лучи в масштабах тысячелетий. Сегодня единственным видимым остатком этого чрезвычайно мощного события является охлажденный газ вдоль далекого Магелланова потока.

А что если реактивная струя была направлена ​​прямо на нас? Это актуальный вопрос, потому что мы считаем, что ось вращения аккреционного диска разворачивается в «легких» сверхмассивных черных дырах.

Если бы луч был направлен на Солнечную систему, то струе пришлось бы пробиваться сквозь диск Млечного Пути, и на это ушло бы около 10 миллионов лет.

Таким образом, возможно, что более древний взрыв мог произвести мощную струю, которая еще не достигла нас.

Но нам не нужно беспокоиться, ведь когда струя достигнет нас, она вряд ли будет мощнее самых энергичных солнечных вспышек.

Источник: https://phys.org/news/2019-10-dormant-volcano-black-hole-heart.html

Вам будет интересно

v-kosmose.com

Астрономы измерили черную дыру в центре Млечного пути

Стрелец А* — компактный радиоисточник, который входит в состав радиоисточника Стрелец А.

NASA

Астрономы из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в США определили приблизительный размер черной дыры, которая находится в центре нашей галактики. Их работа опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

В центре нашей галактики находится сверхмассивная черная дыра Стрелец А*, масса которой оценивается примерно в четыре миллиона солнечных масс. В отличие от других черных дыр в центрах галактик, Стрелец А* представляет собой довольно тусклый объект.  Ученые предполагают, что центральная черная дыра не производит активного поглощения материи и, из-за чего отсутствуют интенсивные джеты и не нагревается материя вокруг нее. Кроме того, Стрелец А* находится на расстоянии 25 900 световых лет и окутана газопылевыми облаками, поглощающими оптическое излучение. Однако черную дыру можно увидеть в радио, микроволновом, инфракрасном и рентгеновском диапазоне. 

В своей работе авторы, используя сеть радиотелескопов и метод радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами, дали новую оценку размера центральной черной дыры. Как оказалось, радиоизлучение исходит из области пространства, размером всего 1,2 астрономических единицы (одна астрономическая единица равна среднему расстоянию от Земли до Солнца). Ее гравитационный радиус — радиус горизонта событий сферически-симметричной черной дыры — оказался в 10 раз меньше. 

Исследователи также говорят о том, что наблюдаемое ими излучение исходит от горячих электронов во внутренних частях аккреционного потока, однако для подтверждения данной теории необходимы более детальные наблюдения.

Радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами — это вид интерферометрии, который используется в астрономии, изучающей объекты в диапазоне радиоволн. Ключевая особенность этого метода заключается в том, что телескопы при наблюдениях располагаются не ближе, чем на континентальных расстояниях друг от друга. Управление телескопами при этом осуществляется независимо. Таким образом РСДБ позволяет объединять наблюдения нескольких телескопов, и таким образом имитировать телескоп, размеры которого будут равны максимальному расстоянию между исходными телескопами.

Кристина Уласович

nplus1.ru

Рядом с центром Млечного Пути нашли сверхмассивную чёрную дыру / Habr

Японские астрономы обнаружили доказательства существования гигантской черной дыры в Млечном Пути. Насколько можно судить, она занимает второе место по размеру после своего же «родственника» из центра нашей галактики, гигантской черной дыры, которая получила название Стрелец A*. Сверхмассивный объект был обнаружен при помощи телескопа из Паранальской обсерватории, расположенной в пустыне Атакама (Чили). Находится новооткрытая черная дыра в большой газовой туманности рядом с центром нашей галактики, в 200 световых годах от него.

Изначально астрономы не подозревали о существовании столь массивного объекта. Они лишь хотели понять, почему туманность, за которой они наблюдали уже давно, ведет себя несколько странно. В отличие от других межзвездных туманностей, газы (цианистый водород и угарный газ) здесь двигались с разными скоростями в разных его частях, и эти флуктуации нельзя было объяснить какой-то внутренней динамикой, лишенной внешнего воздействия. Диаметр туманности составляет более 150 триллионов километров.

После ее детального изучения оказалось, что молекулы газа здесь находятся под влиянием мощных гравитационных сил. При моделировании характеристик объектов, которые могут оказывать такое влияние, оказалось, что вариант только один — наличие сверхмассивного объекта с диаметром в 1,4 триллиона километров. Эта черная дыра расположена прямо в центре туманности, а молекулы газа движутся под влиянием радиоволн, генерируемых черной дырой, масса которой достигает 100 тыс. солнечных масс.

Японские ученые утверждают, что обнаружение такой крупной черной дыры — беспрецедентное открытие. И это действительно так — объект такого размера, причем практически случайно открытый попадается астрономам впервые (центр Млечного Пути не в счет, поскольку о сверхмассивной черной дыре в центре галактики известно уже относительно давно). Масса Стрельца А* составляет около 4 млн солнечных масс.

Сейчас специалисты знают о нескольких типах черных дыр, в том числе, и о черных дырах средней массы. Объекты, которые относятся к этому типу, имеют массу больше малых черных дыр звездной массы (еще один тип, масса таких объектов составляет от 10 до нескольких десятков масс Солнца), но меньшую, чем у сверхмассивной черной дыры (от миллиона до сотен миллионов масс Солнца).

Черные дыры относительно небольшого размера формируются при гравитационном коллапсе звезд. Насколько можно судить, в Млечном Пути существует около 100 млн объектов такого типа. Черные дыры средней массы образовались примерно так же. А вот о процессе образования и эволюции сверхмассивных черных дыр, к которым принадлежит и Стрелец A*, не было известно ничего.

«Мы знаем, что небольшие черные дыры появляются после смерти звезд, что делает их достаточно обычными. Мы думаем, что некоторые из них спустя некоторое время формируют более крупные черные дыры, которые, в свою очередь, являются началом формирования сверхмассивных объектов, с массой, в миллионы раз большей массы обычной черной дыры», — заявила Брук Симмонс из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США).

Одна из гипотез говорит, что массивные и сверхмассивные объекты формируются при слиянии небольших черных дыр, но этот процесс идет практически исключительно в центре галактики. Если это так, то и обнаруженная сверхмассивная черная дыра когда-то была центром галактики. Только не Млечного Пути, а какой-то другой, карликовой галактики. И как раз она была поглощена Млечным Путем миллиарды лет назад. «Съеденная» более сильным соседом галактика была распределена по всему объему нашей галактики, а вот ее центр остался нетронутым.

Что произойдет в дальнейшем с обнаруженной черной дырой? По мнению японских ученых, она постепенно смещается к центру Млечного Пути, и в конце-концов сольется со Стрельцом A*, что сделает черную дыру в центре галактики гораздо массивнее, чем сейчас. Специалисты продолжают наблюдение за газовой туманностью, в которой расположена черная дыра, чтобы уточнить ранее полученные данные, что позволит прояснить происхождение объекта. В течение ближайшего времени японцы будут заниматься именно этой задачей.

habr.com

No related posts.