Сверхмассивная черная дыра в центре нашей Галактики Млечный Путь — тихий монстр. Однако Стрелец А* (или сокращенно Стрелец А*) не находится в состоянии полного покоя. Иногда он проглатывает каплю молекулярного газа или даже звезду, а затем страдает легким несварением желудка. Это испускает рентгеновские вспышки в окружающее пространство.
Sgr A* — ближайшая к Земле сверхмассивная черная дыра, расположенная на расстоянии 26 000 световых лет. Изучать окружающую среду сложно из-за сильного гравитационного притяжения черной дыры. Это искажает обзор близлежащих объектов, затрудняя их наблюдение. Однако есть способы сделать это, наблюдая за эффектом его вспышек на близлежащие молекулярные облака. Астрономы недавно обнаружили многовековые отголоски ранее неизвестных вспышек, произошедших задолго до того, как появились телескопы для их наблюдения. Эти отголоски указывают на то, что стрелец А* ест довольно часто.
Два исследователя из Университета штата Мичиган — Грейс Сэнгер-Джонсон и Джек Утег — подробно изучили вспышки и их световое эхо. То, что они обнаружили, показывает активность Стрелка А* в очень далеком прошлом, когда Стрелец А* проглатывал материал. Рентгеновское излучение от этой активности в течение сотен лет путешествовало от Стрельца А*, чтобы отразиться от ближайшего молекулярного облака и осветлить его. Это создало световое эхо, которое путешествовало еще примерно 26 000 лет, прежде чем достичь Земли. Итак, когда Утег и Сэнгер изучали эти вспышки и световые отголоски, они буквально заглядывали в прошлое.
Поиск рентгеновских вспышек Sgr A* с помощью NuSTAR
Сэнгер-Джонсон проанализировала данные за десять лет в поисках рентгеновских вспышек, вызванных пищевыми привычками сержанта А*. В ходе обыска она нашла доказательства еще девяти подобных вспышек.
Вспышки обычно весьма драматичны. Поскольку они настолько яркие, они дают астрономам возможность изучить непосредственную среду вокруг черной дыры. Данные, которые изучил Сэнгер-Джонсон, были получены от миссии NuSTAR. Основное внимание уделяется высокоэнергетическому рентгеновскому и гамма-излучению. Обычно они происходят из активных областей в сердцах галактик, взрывов сверхновых и других активных событий.
Данные, собранные и проанализированные Сэнгер-Джонсоном, теперь представляют собой базу данных вспышек от Sgr A.. «Мы надеемся, что, создав этот банк данных о вспышках Sgr A, мы и другие астрономы сможем проанализировать свойства этих рентгеновских вспышек и сделать выводы о физических условиях внутри экстремальной среды сверхмассивной черной дыры», — сказала Сэнгер-Джонсон. .
Отслеживание эхо вспышек
Пока Сэнгер-Джонсон работала с данными NuSTAR, студент-исследователь Джек Утег изучал активность вокруг черной дыры. Он проанализировал данные за 20 лет о гигантском молекулярном облаке под названием «Мост». Данные были получены в результате наблюдений, проведенных NuSTAR и обсерваторией XMM-Newton Европейского космического агентства. Мост расположен недалеко от стрелка А* и обычно не излучает собственного света.
Итак, астрономы заметили, что он стал ярче в рентгеновских лучах, по словам Утега, который строит временную шкалу Стрельца А.'s прошлые вспышки. «Яркость, которую мы видим, скорее всего, является запоздалым отражением прошлых рентгеновских вспышек от Стрельца А», — сказал он. «Впервые мы наблюдали увеличение яркости примерно в 2008 году. Затем, в течение следующих 12 лет, рентгеновские сигналы от Моста продолжали увеличиваться, пока не достигли пиковой яркости в 2020 году».
Работа Утега помогла астрономам определить, что Sgr A* был примерно на пять порядков ярче в рентгеновских лучах, чем сейчас. Это увеличение яркости указывает на то, что наша центральная сверхмассивная черная дыра, вероятно, поглотила близлежащее газовое облако. По словам Утега, яркость выявила и другие свойства. «Одна из основных причин, по которой мы заботимся о том, чтобы это облако становилось ярче, заключается в том, что оно позволяет нам ограничить яркость вспышки Sgr A* в прошлом», — сказал он.
Что показывают эти световые эхо от старшего А*
Благодаря работе Сэнгер-Брауна и Утега у астрономов появился другой способ обойти трудности наблюдения вокруг черных дыр. «И сигнальные ракеты, и фейерверки освещают тьму и помогают нам наблюдать то, что мы обычно не смогли бы увидеть», — сказала она. «Вот почему астрономам необходимо знать, когда и где происходят эти вспышки, чтобы они могли изучать окружающую среду черной дыры, используя этот свет».
Астрономы знают, что черная дыра по-разному поглощает близлежащий материал, но эти результаты помогают им определить, как часто это происходит и как возникающие вспышки влияют на близлежащие окрестности. По словам доцента МГУ Шуо Чжана, который возглавлял группу этих двух исследований, остается много вопросов о том, как часто эти вспышки происходили и случались в прошлом.
«Это первый раз, когда мы построили 24-летнюю переменность молекулярного облака, окружающего нашу сверхмассивную черную дыру, которое достигло своей пиковой рентгеновской светимости», — сказал Чжан. «Это позволяет нам узнать о прошлой деятельности старшего А* примерно 200 лет назад. Наша исследовательская группа в МГУ продолжит эту «астроархеологическую игру», чтобы еще больше разгадать тайны центра Млечного Пути».
Такие результаты работы команды МГУ были представлены на заседании Американского астрономического общества летом 2024 года.
Для дополнительной информации
«Вспышки» и «эхо» от чудовищной черной дыры Млечного Пути
О НуСтар
О XMM-Ньютон
