В центре галактики происходит множество событий, где сверхмассивная черная дыра (СМЧД), известная как Стрелец А* (Sgr A*), буквально удерживает галактику вместе. Частью этого действия является создание гигантских вспышек от Стрельца А*, которые могут выделять энергию, в 10 раз превышающую годовую выработку энергии Солнца. Однако на протяжении десятилетий ученые упускали из виду ключевую особенность этих вспышек – то, как они выглядят в среднем инфракрасном диапазоне. Но теперь группа, возглавляемая исследователями из Гарвардского центра астрофизики и Радиоастрономического института Макса Планка, впервые опубликовала статью, в которой подробно описывается, как выглядит вспышка на этих частотах.
Астрономы наблюдали Sgr A* с 1990-х годов и знали о вспышках, которые первоначально рассматривались как изменения в яркости СМЧД. Ее наблюдали с помощью самых разных телескопов, в том числе рентгеновской обсерватории «Чандра» и, пожалуй, наиболее известного телескопа «Горизонт событий», благодаря которому было получено знаменитое первое изображение M87*, еще одной черной дыры в центре галактики Мессье. . EHT также опубликовала изображение самого Sgr A* в мае 2022 года.
До сих пор эти наблюдения проводились в видимом свете через инфракрасное излучение и в дальнем инфракрасном диапазоне вплоть до рентгеновских лучей. В середине инфракрасного диапазона всегда был разрыв. Этот разрыв объясняется несколькими факторами.
Во-первых, Sgr A* относительно слаб в среднем инфракрасном диапазоне по сравнению с другими диапазонами, поэтому он не так сильно выделяется на фоне фонового шума Вселенной. Во-вторых, большая часть излучений среднего инфракрасного диапазона скрыта пылевым облаком, окружающим сверхмассивную чёрную дыру в центре галактики, закрывая её от детекторов на Земле, находящейся на расстоянии 28 000 световых лет от нас. В-третьих, существовали технологические ограничения самих инфракрасных датчиков. Существовали наземные телескопы, которые могли бы обнаружить сигнал, но атмосфера Земли блокировала его еще больше.
Это заставило ученых дождаться запуска космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), который так долго задерживался. Когда он, наконец, был запущен в конце 2021 года, это было лишь вопросом времени, когда у них будет время для наблюдения за Sgr A* и, будем надеяться, наблюдать вспышку с помощью самого мощного инфракрасного детектора, когда-либо запущенного на орбиту.
JWST действительно получил время наблюдения со Sgr A* и увидел вспышку, что представляет собой первую в истории запись вспышки в среднем инфракрасном диапазоне. Но на этом исследовательская группа не остановилась — они также наблюдали с помощью нескольких других телескопов в поисках подтверждения сигнала JWST.
Они не нашли ничего в рентгеновском диапазоне Чандры, хотя, вероятно, это произошло потому, что вспышка была недостаточно сильной, чтобы излучать значительное количество рентгеновских лучей. Но они увидели сигнал от субмиллиметровой решетки (SMA) на Гавайях, которая обнаружила радиоволны, следующие примерно на 10 минут позже обнаруженного сигнала среднего инфракрасного диапазона.
Это подтверждение было необходимо, потому что оно позволило экспериментаторам дать теоретикам еще больше информации о той же вспышке. Их работа состоит в том, чтобы в первую очередь подтвердить модели и симуляции того, что вызывает вспышки. Текущая теория состоит в том, что они возникают, когда линии магнитного поля в аккреционном диске СМЧД соединяются и испускают огромное количество радиации в процессе, известном как синхротронное излучение. При синхротронном излучении группа заряженных частиц – обычно электронов – толкается вниз по силовым линиям магнитного поля, как будто они являются частью массивного ускорителя частиц.
Данные JWST прекрасно вписываются в эту теорию. Однако, по-видимому, остаются без ответа дополнительные вопросы о том, была ли эта особенность специфична для Sgr A* или ее можно было наблюдать и у других сверхмассивных черных дыр, таких как M87*. На данный момент это еще предстоит выяснить, хотя, учитывая интерес к этой конкретной черной дыре на этой конкретной длине волны, хотя это, возможно, было первое исследование, опубликованное на эту тему, оно, вероятно, не будет последним.
Узнать больше:
CfA – Ученые впервые обнаружили вспышки в среднем ИК-диапазоне у Стрельца А*
фон Фелленберг и др. – Первое обнаружение и моделирование вспышки в среднем инфракрасном диапазоне от Sgr A*
UT – Эхо вспышек от сверхмассивной черной дыры Млечного Пути
UT – Черная дыра испустила вспышку в сторону от нас, но ее сильная гравитация перенаправила взрыв обратно в нашем направлении
Ведущее изображение:
Представление этого художника о вспышке в среднем ИК-диапазоне в Стрельца А* отражает изменчивость или изменение интенсивности вспышки по мере сближения линий магнитного поля черной дыры. Побочным продуктом этого магнитного пересоединения является синхротронное излучение. Излучение, наблюдаемое во вспышке, усиливается по мере того, как заряженные электроны движутся вдоль силовых линий магнитного поля СМЧД со скоростью, близкой к скорости света. Метки отмечают, как меняется спектральный индекс вспышки от начала к концу вспышки.
Фото: CfA/Мел Вайс
