Кредит зображення: NRAO
Через тридцять років після того, як астрономи виявили таємничий об’єкт у точному центрі нашої Галактики Чумацького Шляху, міжнародна команда вчених нарешті зуміла безпосередньо виміряти розмір цього об’єкта, який оточує чорну діру майже в чотири мільйони разів масивнішу, ніж Сонце. Це найближчий телескопічний підхід до чорної діри до цих пір і ставить головний кордон астрофізики в межах досяжності майбутніх спостережень. Для прориву вчені використали радіотелескоп Національної наукової фундації дуже довгий базовий масив (VLBA).
"Це великий крок вперед", - сказав Джеффрі Боуер, з Каліфорнійського-Беркліського університету. "Це те, що люди хотіли зробити протягом 30 років", оскільки об'єкт Галактичного центру під назвою Стрілець A * (вимовляється "Зірка") був відкритий у 1974 році. Астрономи повідомили про свої дослідження у випуску 1 квітня Science Express.
"Тепер у нас розмір об'єкта, але таємниця про його точну природу все ще залишається", - додав Боуер. Наступним кроком, пояснив він, є вивчення його форми, "щоб ми могли сказати, чи це струмені, тонкий диск чи сферична хмара".
Центр Чумацького Шляху, що знаходиться в 26000 світлових років від Землі, затьмарений пилом, тому телескопи із видимим світлом не можуть вивчити об'єкт. У той час як радіохвилі з центрального регіону Галактики можуть проникати в пил, вони розкидані турбулентною зарядженою плазмою в просторі по лінії зору до Землі. Це розсіяння зривало попередні спроби виміряти розміри центрального об'єкта, як-от туман розмиває відблиски далеких маяків.
"Через 30 років радіотелескопи нарешті підняли туман, і ми можемо побачити, що відбувається", - заявив Хайно Фальк з Радіообсерваторії Вестерборк у Нідерландах, іншого члена дослідницької групи.
Яскравий радіовипромінювальний об'єкт акуратно впишеться всередину шляху земної орбіти навколо Сонця, сказали астрономи. За їхніми підрахунками, чорна діра становить близько 14 мільйонів миль, і вона легко поміститься всередині орбіти Меркурія. Чорні діри - це концентрація речовини настільки густа, що навіть світло не може уникнути їх потужної сили тяжіння.
Нові спостереження VLBA дали астрономам найкращий погляд на систему чорної діри. "Ми набагато ближче бачимо вплив чорної діри на її середовище, ніж де-небудь ще", - сказав Боуер.
Вважається, що центральна чорна діра Чумацького Шляху, як і її більш масивні двоюрідні брати в більш активних галактичних ядрах, вважається, що тягне матеріал із свого оточення та в процесі, що забезпечує випромінювання радіохвиль. Хоча нові спостереження VLBA не дали остаточної відповіді про характер цього процесу, вони допомогли виключити деякі теорії, сказав Боуер. На підставі останньої роботи, пояснив він, основні теорії щодо природи радіовипромінювального об'єкта - це струї субатомних частинок, подібні до тих, що спостерігаються в радіогалактиках; і деякі теорії, пов'язані з прискоренням речовини біля краю чорної діри.
Коли астрономи вивчали Стрільця А * на більш високих і вищих радіочастотах, очевидний розмір об'єкта став меншим. Цей факт, за словами Боуера, також допоміг виключити деякі ідеї природи об'єкта. Зменшення розмірів, що спостерігаються, зі збільшенням частоти чи меншою довжиною хвилі також дає астрономам дошкульну ціль.
"Ми думаємо, що в кінцевому підсумку ми можемо спостерігати на досить коротких довжинах хвиль, що ми побачимо обріз, коли досягнемо розміру самої чорної діри", - сказав Боуер. Крім того, за його словами, "у майбутніх спостереженнях ми сподіваємось побачити" тінь ", спричинену ефектом гравітаційного лінзування дуже сильної сили тяжіння чорної діри.
У 2000 році Фальке та його колеги запропонували таке спостереження на теоретичних засадах, і тепер це здається можливим. "Зображення тіні горизонту подій чорної діри зараз доступно, якщо ми будемо працювати надто наполегливо в найближчі роки", - додав Фалке.
Інший висновок, який зробили вчені, полягає в тому, що "загальна маса чорної діри дуже концентрована", за словами Бауера. Нові спостереження VLBA дають, за його словами, "найбільш точну локалізацію маси надмасивної чорної діри будь-коли". Точність цих спостережень дозволяє вченим стверджувати, що маса, щонайменше, 40 000 Сонців повинна перебувати в просторі, що відповідає розміру орбіти Землі. Однак ця цифра представляє лише нижню межу маси. Швидше за все, вважають вчені, вся маса чорної діри - дорівнює чотирма мільйонам сонців - зосереджена добре у зоні, охопленій радіовипромінюючим об'єктом.
Щоб здійснити їх вимірювання, астрономам довелося піти на кропітку довжину, щоб обійти ефект розсіювання плазмового «туману» між Стрільцем А * та Землею. "Нам довелося дуже сильно натиснути свою техніку", - сказав Боуер.
Бауер уподібнив собі завдання "намагатися побачити свій жовтий гумовий каченя через матове скло душової кабінки". Зробивши багато спостережень, лише зберігаючи дані найвищої якості та математично усуваючи ефект розсіювання плазми, вченим вдалося зробити перше в історії вимірювання розміру Стрільця А *.
Окрім Бауера та Фалькка, до складу дослідницької групи входять Робін Гернштейн з Колумбійського університету, Джун-Хуй Чжао з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики, Міллер Госс з Національної обсерваторії радіоастрономії та Дональд Беккер з Каліфорнійського-Беркліського університету. Фальке також є доцентом університету Неймегену та вченим вченим Інституту радіоастрономії Макса-Планка в Бонні, Німеччина.
Стрільця А * було відкрито в лютому 1974 року Брюсом Баліком, який зараз знаходиться в університеті Вашингтона, і Робертом Брауном, нині директором Національного центру астрономії та іоносфери при Корнельському університеті. Переконливо показано центр Чумацького Шляху, навколо якого обертається решта Галактики. У 1999 році Марк Рейд з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики та його колеги застосували спостереження VLBA Стрільця А * для виявлення руху Землі на орбіті навколо центру Галактики та визначили, що нашій Сонячній системі потрібно 226 мільйонів років, щоб зробити одну ланцюг навколо Галактика.
У березні 2004 року 55 астрономів зібралися в Національній обсерваторії радіоастрономії в Зеленому березі, Західна Вірджинія, на наукову конференцію, присвячену відкриттю Стрільця А * на Зеленому березі 30 років тому. На цій конференції вчені оприлюднили пам’ятну дошку на одному з телескопів відкриття.
Дуже довгий базовий масив, що є частиною Національної обсерваторії радіоастрономії, є системою радіотелескопа, що має широкий континент, з 10, 240-тонною антеною, що знаходиться в межах від Гаваїв до Карибського басейну. Він забезпечує найбільшу рішучу силу або здатність бачити дрібні деталі будь-якого телескопа в астрономії, на Землі або в космосі.
Національна обсерваторія радіоастрономії - це центр Національного наукового фонду, який працює за угодою про співпрацю асоційованих університетів, Inc.
Оригінальне джерело: NRAO News Release
