Астрономы обнаружили пузырь горячего газа возле сверхмассивной черной дыры Млечного Пути

Наблюдения были сделаны с помощью ALMA в чилийских Андах во время кампании Event Horizon Telescope (EHT) по изображению черных дыр. В апреле 2017 года EHT соединил восемь существующих радиотелескопов по всему миру, включая ALMA, в результате чего было опубликовано первое в истории изображение Стрельца A*. Для калибровки данных EHT Вильгус и его коллеги, которые являются членами EHT Collaboration, использовали данные ALMA, записанные одновременно с наблюдениями EHT Стрельца A*. К удивлению команды, в измерениях, проведенных только с помощью ALMA, оказалось больше подсказок о природе черной дыры.

Случайно некоторые наблюдения были сделаны вскоре после того, как из центра галактики появилась вспышка рентгеновской энергии, которая была обнаружена космическим телескопом НАСА Чандра. Такие виды вспышек, ранее наблюдаемые с помощью рентгеновских и инфракрасных телескопов, как полагают, связаны с так называемыми «горячими точками» - пузырями горячего газа, которые вращаются очень быстро и близко к черной дыре.

«Что действительно ново и интересно: такие вспышки до сих пор четко присутствовали только в рентгеновских и инфракрасных наблюдениях Стрельца А*. Здесь мы впервые видим очень сильное указание на то, что орбитальные горячие точки также присутствуют в радиодиапазоне наблюдений», — говорит Вилгус.

«Возможно горячие точки, обнаруженные в инфракрасном диапазоне, являются проявлением одного и того же физического явления: когда горячие точки, излучающие инфракрасное излучение, остывают, они становятся видимыми в более длинных волнах, как те, которые наблюдались ALMA и EHT», — добавляет Джесси Вос, также принимавший участие в этом исследовании.

Долгое время считалось, что вспышки происходят из-за магнитных взаимодействий в очень горячем газе, вращающемся очень близко к Стрельцу А*, и новые данные подтверждают эту идею. «Теперь мы находим убедительные доказательства магнитного происхождения этих вспышек, и наши наблюдения дают представление о геометрии процесса. Новые данные чрезвычайно полезны для построения теоретической интерпретации этих событий», — говорит соавтор Моника Мосьцибродска из Радбаудского университета.

ALMA позволяет астрономам изучать поляризованное радиоизлучение Стрельца A*, которое можно использовать для раскрытия магнитного поля черной дыры. Команда использовала эти наблюдения вместе с теоретическими моделями, чтобы узнать больше о формировании горячей точки и окружающей среде, в которую она встроена, включая магнитное поле вокруг Стрельца A*. Их исследование дает более сильные ограничения на форму магнитного поля, чем предыдущие наблюдения, помогая астрономам раскрыть природу нашей черной дыры и ее окружения.

Наблюдения подтверждают некоторые из предыдущих открытий, сделанных прибором GRAVITY на Очень Большом Телескопе ESO (VLT), который ведет наблюдения в инфракрасном диапазоне. Данные GRAVITY и ALMA предполагают, что вспышка возникает из-за скопления газа, вращающегося вокруг черной дыры со скоростью около 30% скорости света в небе по часовой стрелке, при этом орбита пузыря почти направлена вперед.

«В будущем мы должны быть в состоянии отслеживать горячие точки на разных частотах, используя скоординированные многоволновые наблюдения как с помощью GRAVITY, так и ALMA — успех такой попытки станет настоящей вехой для нашего понимания физики вспышек в центре Галактики», — говорится в сообщении Ивана Марти-Видаля из Университета Валенсии в Испании, соавтор исследования.

Команда также надеется, что сможет напрямую наблюдать за сгустками газа на орбите с помощью EHT, чтобы приблизиться к черной дыре и узнать о ней больше. «Надеюсь, однажды мы сможем сказать, что мы «знаем», что происходит в Стрельце А*», — заключает Вилгус.

Это исследование было представлено в статье «Орбитальное движение около Стрельца A* — ограничения по поляриметрическим наблюдениям ALMA», которая появится в журнале «Астрономия и астрофизика».