Астрофизики обнаружили наконец горячий ветер из черной дыры в центре нашей Галактики
Астрофизики обнаружили горячий ветер, вырывающийся из сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики, и это может помочь понять ее загадочную «пассивность».
По сравнению со многими другими сверхмассивными черными дырами в центрах галактик, наша Стрелец A* (Sgr A*) ведет себя сравнительно спокойно. Она не выбрасывает мощные гигантские джеты, которые у других черных дыр бывают такими яркими, что видны из самых ранних времен Вселенной. Но считается, что все сверхмассивные черные дыры, включая Sgr A*, производят ветры — потоки раскаленного газа, вырывающиеся из области у горизонта событий, где вещество вращается и сильно разогревается.
Такие ветры предсказаны еще в 1970-х, но до сих пор не удавалось получить надежные подтверждения их наличия у Sgr A*. Это отчасти объясняется неблагоприятными условиями наблюдения: наша черная дыра плохо видна внутри плотного скопления звезд, газа и пыли — околоядерного диска (ОЯД).
С помощью радиотелескопа ALMA в Чили Марк Горски и Елена Мурчикова из Северо-Западного университета в Иллинойсе изучили самую внутреннюю область ОЯД с беспрецедентной детализацией, результатами чего поделились на arXiv. Они обнаружили там обширные области холодного газа, которых не ожидали увидеть, а также прорезающий их четкий конус горячего газа — что, по-видимому, и есть тот самый предсказанный ветер.
Обнаружение такого количества холодного газа столь близко к черной дыре стало неожиданностью, признается Горски. По общепринятому мнению, искать его там было бессмысленно, ведь он «не должен» существовать.
«Когда я показал это изображение [коллеге], я сказал: „Ну, теперь мы должны сосредоточиться именно на этом, потому что эта проблема остается нерешенной уже больше 50 лет“», — вспоминает ученый.
Горски и Мурчикова собрали данные ALMA за пять лет наблюдений внутренней части ОЯД и создали карту холодного газа в радиусе нескольких световых лет от Sgr A*, которая оказалась в 100 раз четче прежних. Добиться этого удалось, смоделировав яркое мерцание от самой Sgr A* и вычтя его из слабого свечения холодного газа.
В результате выявлен четкий конус, где холодного газа почти нет. Когда исследователи наложили на эту карту рентгеновские данные (излучение горячего газа), обе области совпали почти идеально. По расчетам, энергия, необходимая для выдувания горячего газа через этот конус, эквивалентна энергии примерно 25 000 Солнц. Это исключает возможность, что газ выброшен соседними звездами или образован суперновой — таких событий там не видно. Значит, источник ветра — сама Sgr A*.
«Необходимая энергия требует наличия черной дыры. Это значит, что ветер действительно исходит от нее», — объясняет Горски.
Ранее астрономы обнаруживали гигантские пузыри газа над и под плоскостью Галактики — так называемые пузыри Ферми, что указывает: когда-то наша черная дыра выбрасывала джеты. Но неизвестно, могут ли они появиться снова. Измерение этого ветра может объяснить, почему Sgr A* ведет себя относительно спокойно, и помочь лучше понять стадии эволюции черных дыр.
Если обнаружение «недостающего ветра» у Sgr A* подтвердится, это будет очень важным открытием — ведь оно может дать ключ к пониманию самой черной дыры — например, направления ее вращения, заметил астрофизик Зири Юнси из Университетского колледжа Лондона.
Считалось, что Стрелец A* должна вращаться перпендикулярно плоскости Млечного Пути, то есть мы должны видеть ее «с ребра». Но когда в 2022 году появились первые изображения от Телескопа горизонта событий, оказалось, что она расположена «лицом к нам», хотя для окончательного вывода данных недостаточно.
«Масса Стрельца A* определена наблюдениями очень точно, но угол ее наклона относительно нас настолько не определен, что может оказаться практически любым. Если эти результаты достоверны, они дадут нам первые указания на то, откуда поступает вещество в черную дыру. А это, в свою очередь, поможет лучше понять, как развивалась наша Галактика», — подытожил Юнси.
