Загадочное мерцание вокруг черной дыры в центре Млечного Пути

Астрономы, используя Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив (ALMA – комплекс радиотелескопов в чилийской пустыне Атакама), обнаружили квазипериодические мерцания в миллиметровых волнах, поступающие от объекта Стрелец (Sgr) A* возле центра Млечного Пути. Команда ученых считает, что эти мерцания вызваны вращением радиоисточника вокруг сверхмассивной черной дыры.

Исследователи предполагают, что сверхмассивная черная дыра с массой около 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 тех, что были обнаружены ранее, и, возможно, эти уровни небольших изменений всегда происходят в Sgr A*.

Сама черная дыра не производит никакого излучения. Его источником является горячий газообразный диск вокруг черной дыры. При этом, газ не направляется прямо в гравитационную скважину, но вращается вокруг черной дыры, образуя аккреционный диск. «Известно, что Sgr A* иногда вспыхивает в миллиметровой длине волн. На этот раз, используя ALMA, мы получили высококачественные данные об изменениях интенсивности радиоволн Sgr A* в течение 10 дней, 70 минут в день. Затем мы обнаружили две тенденции: квазипериодическое колебания с типичным периодом 30 минут и медленные колебания, продолжительностью в час», — Юхей Ивата, ведущий автор исследования.

Авторы работы сосредоточилась на коротких временных вариациях и обнаружила, что 30-минутный период изменения сопоставим с периодом обращения самого внутреннего края аккреционного диска с радиусом 0,2 астрономических единиц. Учитывая колоссальную массу в центре черной дыры, ее гравитационный эффект также чрезвычайно велик в аккреционном диске. «Это излучение может быть связано с некоторыми экзотическими явлениями, происходящими в самой близости от сверхмассивной черной дыры», — Томохару Ока, профессор Университета Кэйо.

Их сценарий выглядит следующим образом. Горячие точки спорадически 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 и возникает этот необычный эффект.

Команда предполагает, что колебания могут повлиять на попытку сделать изображение сверхмассивной черной дыры с помощью телескопа Event Horizon. «В целом, чем быстрее движение, тем сложнее сфотографировать объект. Однако колебания излучения само по себе дает убедительное понимание движения газа. Мы можем стать свидетелем самого момента поглощения газа черной дырой при длительной кампании мониторинга с помощью ALMA», — заключает Ока.