ALMA заметила таинственное мерцание в центре Млечного Пути
Ученые интерпретировали эти мерцания из-за вращения радио-пятен, окружающих сверхмассивную черную дыру с радиусом орбиты, меньшим, чем у Меркурия
Астрономы, использующие массив телескопов Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), обнаружили квазипериодические мерцания в миллиметровых волнах от центра Млечного пути, Стрельца (Sgr) A *. Ученые интерпретировали эти мерцания из-за вращения радио-пятен, окружающих сверхмассивную черную дыру с радиусом орбиты, меньшим, чем у Меркурия. Это интересный ключ для исследования пространства-времени с чрезвычайной гравитацией.
«Известно, что Sgr A * иногда вспыхивает на миллиметровой длине волны», — говорит Юхей Ивата, ведущий автор статьи, опубликованной в Astrophysical Journal Letters и аспирант Университета Кейо, Япония.
«На этот раз, используя ALMA, мы получили высококачественные данные изменения интенсивности радиоволн Sgr A * за 10 дней, по 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 солнц находится в центре нашей галактике. Вспышки Sgr A * наблюдались не только на миллиметровой длине волны, но также в инфракрасном и рентгеновском диапазонах.
Однако изменения, обнаруженные с помощью ALMA, намного меньше, чем те, которые были обнаружены ранее, и возможно, что эти уровни небольших изменений всегда происходят в Sgr A *.
Сама черная дыра не производит никакого излучения. Источником излучения является газообразный диск вокруг черной дыры. Газ вокруг черной дыры не направляется прямо в гравитационную пропасть, но вращается вокруг черной дыры, образуя аккреционный диск.
Астрономы сосредоточились на коротких временных вариациях и обнаружили, 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 Солнце: 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 также чрезвычайно велик в аккреционном диске.
«Это излучение может быть связано с некоторыми экзотическими явлениями, происходящими в непосредственной близости от сверхмассивной черной дыры», — говорят ученые.
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, поэтому возникает этот необычайный эффект. Астрономы считают, что это является причиной кратковременного изменения миллиметрового излучения от Sgr A *.
Исследователи предполагают, 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», — говорят ученые. «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 извлечь независимую информацию, чтобы понять загадочную среду вокруг сверхмассивной черной дыры.
Yuhei Iwata et al, Time Variations in the Flux Density of Sgr A* at 230 GHz Detected with ALMA, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847/2041-8213/ab800d