НАСА поддерживает телескоп Event Horizon в изучении черной дыры Млечного Пути
AstroNews.ru - 14 Мая 2022 13:22:05
Черная дыра в центре нашей галактики стала объектом нового революционного изображения, полученного в результате совместной работы телескопа Event Horizon.
Пока телескоп Event Horizon собирал данные для нового потрясающего изображения сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, за ним наблюдал целый легион других телескопов, включая три рентгеновские обсерватории НАСА в космосе.
Астрономы используют эти наблюдения, чтобы узнать больше о том, как черная дыра в центре галактики Млечный Путь - известная как Sagittarius A* (сокращенно Sgr A*) - взаимодействует с окружающей средой и питается от нее на расстоянии около 27 000 световых лет от Земли.
Когда телескоп Event Horizon Telescope (EHT) наблюдал Sgr A* в апреле 2017 года, чтобы сделать новое изображение, ученые из коллаборации также смотрели на ту же черную дыру с помощью оборудования, которое обнаруживает различные длины волн света. В рамках этой многоволновой кампании наблюдений они собрали рентгеновские данные от рентгеновской обсерватории НАСА Chandra, ядерного спектроскопического телескопа NuSTAR и обсерватории Нила Герелса Swift; радиоданные из восточноазиатской сети интерферометров с очень длинными базовыми линиями (VLBI) и глобальной 3-миллиметровой сети VLBI; инфракрасные данные от Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории в Чили.
Телескоп "Горизонт событий" получил еще одно замечательное изображение, на этот раз гигантской черной дыры в центре нашей родной галактики", - сказал администратор НАСА Билл Нельсон. "Более детальное изучение этой черной дыры поможет нам узнать больше о ее космическом влиянии на окружающую среду и является примером международного сотрудничества, которое перенесет нас в будущее и откроет открытия, которые мы никогда не могли себе представить".
Одной из важных целей было поймать рентгеновские вспышки, которые, как считается, приводятся в движение магнитными процессами, подобными тем, которые наблюдаются на Солнце, но могут быть в десятки миллионов раз мощнее. Эти вспышки происходят примерно ежедневно в области неба, наблюдаемой EHT, - области, немного превышающей горизонт событий Sgr A*, точку невозврата для материи, падающей внутрь. Другой целью было получить критический взгляд на то, что происходит в более крупных масштабах. Хотя результаты EHT показывают поразительное сходство между Sgr A* и предыдущей черной дырой M87*, более широкая картина гораздо сложнее.
"Если новое изображение EHT показывает нам глаз урагана черной дыры, то эти многоволновые наблюдения показывают ветры и дождь, эквивалентные сотням или даже тысячам километрам за ее пределами", - сказал Дэрил Хаггард из Университета Макгилла в Монреале (Канада), один из ведущих ученых. "Как этот космический шторм взаимодействует с галактическим окружением и даже разрушает его?"
Одним из самых больших вопросов, связанных с черными дырами, является то, как именно они собирают, поглощают или даже выбрасывают материал, вращающийся вокруг них со скоростью, близкой к световой, в процессе, известном как "аккреция". Этот процесс имеет фундаментальное значение для формирования и роста планет, звезд и черных дыр всех размеров во всей Вселенной.
Изображения горячего газа вокруг Sgr A*, полученные с помощью "Чандры", имеют решающее значение для изучения аккреции, поскольку они позволяют определить, сколько материала захватывается гравитацией черной дыры из близлежащих звезд, а также сколько материала успевает долететь до горизонта событий. Эта важнейшая информация недоступна с помощью современных телескопов ни для одной другой черной дыры во Вселенной, включая M87*.
"Астрономы в основном согласны с тем, что вокруг черных дыр вращается материал, и часть его вечно падает за горизонт событий", - говорит Сера Маркофф из Амстердамского университета в Нидерландах, еще один координатор многоволновых наблюдений. "Со всеми данными, которые мы собрали для Sgr A*, мы можем пойти гораздо дальше этой базовой картины".
Ученые в рамках крупного международного сотрудничества сравнили данные высокоэнергетических миссий НАСА и других телескопов с современными вычислительными моделями, учитывающими такие факторы, как общая теория относительности Эйнштейна, влияние магнитных полей и предсказания того, сколько излучения должно генерировать вещество вокруг черной дыры на разных длинах волн.
Сравнение моделей с измерениями дает намеки на то, что магнитное поле вокруг черной дыры сильное и что угол между линией визирования на черную дыру и ее осью вращения мал - менее 30 градусов. Если это подтвердится, это означает, что с нашей точки обзора мы смотрим вниз на Sgr A* и ее кольцо больше, чем сбоку, что удивительно похоже на первую цель EHT, M87*.
"Ни одна из наших моделей не соответствует данным идеально, но теперь у нас есть более конкретная информация для работы", - сказал Казухиро Хада из Национальной астрономической обсерватории Японии. "Чем больше у нас будет данных, тем точнее станут наши модели и, в конечном счете, наше понимание аккреции черных дыр".
Во время наблюдений EHT исследователям также удалось поймать рентгеновские вспышки или всплески от Sgr A*: слабую, наблюдаемую с помощью Chandra и Swift, и умеренно яркую, наблюдаемую с помощью Chandra и NuSTAR. Рентгеновские вспышки, сходные по яркости с последней, регулярно наблюдаются на Чандре, но это первый случай, когда EHT одновременно наблюдал Sgr A*, предоставляя исключительную возможность определить ответственный механизм по реальным изображениям.
Интенсивность и изменчивость миллиметровых волн, наблюдаемые с помощью EHT, увеличиваются в течение нескольких часов сразу после более яркой рентгеновской вспышки, чего не наблюдалось в миллиметровых наблюдениях несколькими днями ранее. Анализ и интерпретация данных EHT, полученных сразу после вспышки, будут представлены в будущих публикациях.
Результаты работы команды EHT были опубликованы 12 мая в специальном выпуске журнала The Astrophysical Journal Letters.