V-kosmose.com

В сердце Млечного Пути обнаружены квазипериодические мерцания в миллиметровых волнах

Горячие точки, окружающие черную дыру, могут вызвать квазипериодическое излучение, обнаруженное с помощью ALMA. Фото: Keio University

Горячие точки, окружающие черную дыру, могут вызвать квазипериодическое излучение, обнаруженное с помощью ALMA. Фото: Keio University

Астрономы, использующие массив Атакам (ALMA), обнаружили квазипериодические мерцания в миллиметровых волнах из центра Млечного пути, черный дыры Стрельца (Sgr) A *. Команда интерпретировала эти мерцания как вращение радио-пятен, окружающих сверхмассивную черную дыру с радиусом орбиты, меньшим, чем у Меркурия. Это интересный ключ для исследования пространства-времени с чрезвычайной гравитацией.

«Известно, что Sgr A * иногда вспыхивает на миллиметровой длине волны», - рассказывает Юхей Ивата, ведущий автор статьи, опубликованной в Astrophysical Journal Letters и аспирант Университета Кейо, Япония. «На этот раз, используя ALMA, мы получили высококачественные данные изменения интенсивности радиоволн Sgr A * за 10 дней, которые составляли 70 минут в день. Затем мы обнаружили две тенденции: квазипериодические вариации с типичным временным масштабом 30 минут и часовые медленные вариации».

Астрономы предполагают, что сверхмассивная черная дыра с массой 4 миллиона Солнц находится в центре Sgr A *. Вспышки Sgr A * наблюдались не только на миллиметровой длине волны, но также в инфракрасном и рентгеновском диапазонах. Однако изменения, обнаруженные с помощью ALMA, намного меньше, чем те, которые были обнаружены ранее, и возможно, что эти уровни небольших изменений всегда происходят в Sgr A *.

Разноцветные точки показывают поток на разных частотах (синий: 234,0 ГГц, зеленый: 219,5 ГГц, красный: 217,5 ГГц). Вариации с 30-минутным периодом видны на диаграмме. Фото: Y. Iwata et al./Keio University

Разноцветные точки показывают поток на разных частотах (синий: 234,0 ГГц, зеленый: 219,5 ГГц, красный: 217,5 ГГц). Вариации с 30-минутным периодом видны на диаграмме. Фото: Y. Iwata et al./Keio University

Сама черная дыра не производит никакого излучения. Источником излучения является раскаленный газообразный диск вокруг черной дыры. Газ вокруг черной дыры не направляется прямо в гравитационную скважину, а вращается вокруг черной дыры, образуя аккреционный диск.

Команда сосредоточилась на коротких временных вариациях и обнаружила, что 30-минутный период сравним с периодом орбиты внутреннего края аккреционного диска с радиусом 0,2 астрономических единиц (1 астрономическая единица соответствует расстоянию между Землей и Солнце: 150 миллионов километров). Для сравнения, Меркурий, самая внутренняя планета Солнечной системы, вращается вокруг Солнца на расстоянии 0,4 астрономических единиц. Учитывая колоссальную массу в центре черной дыры, ее гравитационный эффект также чрезвычайно велик в аккреционном диске.

Изображение области вокруг центра Млечного Пути

Изображение области вокруг центра Млечного Пути

«Это излучение может быть связано с некоторыми экзотическими явлениями, происходящими в непосредственной близости от сверхмассивной черной дыры», - говорит Томохару Ока, профессор Университета Кейо.

Их сценарий заключается в следующем. Горячие точки периодически образуются в диске и окружают черную дыру, излучая сильные миллиметровые волны. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, излучение в значительной степени усиливается, когда источник движется к наблюдателю со скоростью, сравнимой со скоростью света. Скорость вращения внутреннего края аккреционного диска довольно велика, поэтому возникает этот необычайный эффект. Астрономы считают, что это является причиной кратковременного изменения миллиметрового излучения от Sgr A *.

Команда предполагает, что изменение может повлиять на усилия по созданию изображения сверхмассивной черной дыры с помощью телескопа Горизонта Событий. «В целом, чем быстрее движение, тем сложнее сфотографировать объект», - говорит Ока. «Вместо этого изменение самого излучения обеспечивает убедительное понимание движения газа. Мы можем стать свидетелями самого момента поглощения газа черной дырой с помощью долгосрочной кампании мониторинга с ALMA».