ALMA наблюдает мерцающее сердце Млечного Пути

Команда объяснила это мерцание как вращение радио-пятен, окружающих сверхмассивную черную дыру с небольшим радиусом орбиты. Это интересная подсказка к исследованиям пространства-времени с чрезвычайной гравитацией.

«Известно, что Sgr A * иногда вспыхивает в миллиметровом диапазоне», - говорит Юхей Ивата, ведущий автор статьи, опубликованной в Astrophysical Journal Letters. «С помощью ALMA мы получили высококачественные данные изменения интенсивности радиоволн Sgr A * за 10 дней, 70 минут в день. Затем мы обнаружили две тенденции: квазипериодические изменения с типичной шкалой времени 30 минут и часовые медленные вариации».

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

Сама черная дыра не производит никакого излучения. Источником излучения является горячий 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 Солнцем: 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 тоже чрезвычайно велик в аккреционном диске.

«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 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, из-за чего возникает этот необычайный эффект. Астрономы считают, что это стало 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 Event Horizon. «В целом, чем быстрее движение, тем сложнее сфотографировать объект», - говорит Ока. «Вместо этого изменение самой эмиссии обеспечивает убедительное понимание движения газа. Мы можем стать свидетелями самого момента поглощения газа черной дырой в ходе долгосрочной кампании мониторинга с ALMA».

Исследователи стремятся получить больше информации для понимания загадочной среды вокруг сверхмассивной черной дыры.