Починаючи з 1970-х, астрономи теоретизували, що в центрі нашої галактики, приблизно в 26 000 світлових років від Землі, існує надмасивна чорна діра (СМБХ), відома як Стрілець А *. Вимірюючи в діаметрі приблизно 44 мільйони км (27,3 мільйона миль) і важивши приблизно 4 мільйони сонячних мас, вважається, що ця чорна діра мала глибокий вплив на формування та еволюцію нашої галактики.
І все ж вчені ніколи не мали змоги побачити це безпосередньо, і про його існування можна було зробити висновок лише про вплив, який він надає на зірки та матеріал, що його оточує. Однак нові спостереження, проведені співпрацею GRAVITY **, зуміли дати найбільш детальні спостереження на сьогоднішній день щодо справи навколо Стрільця A *, що є найсильнішим свідченням того, що в центрі Чумацького Шляху існує чорна діра.
Дослідження, яке описує їх висновки - «Виявлення орбітальних рухів біля останньої стійкої кругової орбіти масивної чорної діри SgrA *», що нещодавно з’явилось у журналі Астрономія та астрофізика - очолював Рейнхард Гензель з Інституту позаземної фізики Макса Планка та включав різних вчених, які складають співпрацю GRAVITY.
Співпраця GRAVITY (яка складається з вчених з різних європейських науково-дослідних інститутів та університетів) так називається через їхню асоціацію з інструментом GRAVITY, який є частиною дуже великого телескопного інтерферометра ESO (VLTI). Цей інструмент поєднує світло з чотирьох телескопів VLT, щоб створити віртуальний телескоп, що вимірює діаметр 130 м (426,5 футів).
Останні два роки ця команда використовує цей інструмент для спостереження за Галактичним центром, а Sgr A * для спостереження за його впливом на навколишнє середовище. Метою цих спостережень було перевірити прогнози, зроблені Теорією загальної відносності Ейнштейна, та дізнатися більше про SMBH, вивчивши найближчого доступного кандидата.
Інша мета полягала в пошуку орбітальних рухів спалахів інфрачервоного випромінювання (т.зв. "гарячих точок") в накопичувальному диску Sag A * (пояс газу, що обертається навколо чорної діри). Спалахи трапляються, коли цей газ, який прискорюється до релятивістських швидкостей, витягується якомога ближче до горизонту подій чорної діри - того, що називають найбільш внутрішньою стійкою круговою орбітою (ISCO) - не витрачаючись.
Використовуючи інструмент GRAVITY на VLTI, команда спостерігала спалахи, що виходили з пояса, який на круговій орбіті навколо Sag A * прискорювався до 30% швидкості світла. Мало того, що цей матеріал вперше спостерігався на орбіті поблизу точки неповернення чорної діри, це було ще найбільш детальним спостереженням щодо матеріалу, який обертався навколо цієї чорної діри.
Як розповів Олівер Пфул, науковець з Інституту позаземної фізики Макса Планка та співавтор статті, в нещодавньому прес-релізі ESO:
“Думаю, що насправді стає свідком матеріалу, який обертається навколо масивної чорної діри на 30% швидкості світла. Величезна чутливість GRAVITY дозволила нам спостерігати процеси нарощування в режимі реального часу безпрецедентно докладно.“
Проведені ними спостереження також підтвердили теорію, що Sag A * справді є надмасивною чорною дірою - інакше відомою як "масивна парадигма чорної діри". Як пояснив Гензель, це досягнення - це те, чого вчені чекають десятиліттями. "Це завжди був одним із наших проектів мрії, але ми не сміли сподіватися, що це стане можливим так скоро", - сказав він.
Цікаво, що це не перший раз, коли співпраця GRAVITY використовувала VLTI для спостереження за центром нашої галактики. На початку цього року команда використовувала GRAVITY та Spectrograph для Integral Field наблюдений в приладі ближнього інфрачервоного зв'язку (SINFONI) для вимірювання рухів зірки, коли вона проводила близький проліт із Sag A *.
Коли зірка (S2) проходила близько до граничного гравітаційного поля Стрільця А *, команда вимірювала положення та швидкість зірки та порівнювала їх із попередніми вимірюваннями. Порівнюючи їх з різними теоріями сили тяжіння, вони змогли підтвердити, що поведінка зірки відповідало передбаченням теорії загальної відносності Ейнштейна.
Це було головним досягненням, оскільки це було вперше, коли загальна відносність була підтверджена в таких екстремальних умовах. Як пояснив Пфул:
“Ми уважно стежили за S2, і, звичайно, завжди стежимо за Стрільцем A *. Під час наших спостережень нам пощастило помітити три яскраві спалахи навколо чорної діри - це був вдалий збіг обставин!“
Зрештою, ці новаторські спостереження стали можливими завдяки поєднанню міжнародної співпраці та найсучасніших інструментів. Надалі більш досконалі інструменти - та вдосконалені методи обміну даними - обов'язково розкриють ще більше таємниць Всесвіту та допоможуть вченим зрозуміти, як це було.
І не забудьте ознайомитись із цим ESOcast, який розповідає про це нещодавнє відкриття, ввічливість ESO:
** Співпраця GRAVITY складається з членів Інституту позаземної фізики Макса Планка, Паризької обсерваторії LESIA, Центру загальнонаціональних наукових досліджень (CNRS), Інституту астрономії Макса Планка, Centro de Astrofísica e Gravitação (CENTRA) , Європейська південна обсерваторія (ESO) та кілька європейських університетів.
