|
Эхо от гигантской черной дыры в Млечном Пути
|
|
|
|
Исследователи из Мичиганского государственного университета сделали новаторские открытия о сверхмассивной черной дыре в центре нашей галактики Млечный Путь. Эти выводы, основанные на данных рентгеновского телескопа НАСА NuSTAR, были представлены на 244-м заседании Американского астрономического общества (AAS) 11 июня. Черные дыры, как известно, трудно изучать, отчасти потому, что даже свет не может преодолеть их огромную гравитацию. Исследователи обычно делают выводы об их свойствах, наблюдая за их гравитационным воздействием на близлежащие звезды, выбросами из окружающих газовых облаков и другими подобными явлениями. Грейс Сэнгер-Джонсон и Джек Утег под руководством Шуо Чжана, доцента кафедры физики и астрономии, нашли инновационные способы пролить больше света на эти космические загадки, используя многолетние рентгеновские данные, полученные с космических телескопов.
|
|
|
|
"Вклад Грейс и Джека является источником огромной гордости", - сказал Чжан. "Их работа является примером приверженности МГУ новаторским исследованиям и воспитанию следующего поколения астрономов. Это исследование является ярким примером того, как ученые МГУ раскрывают секреты Вселенной, приближая нас к пониманию природы черных дыр и динамической среды в сердце нашей галактики". Сэнгер-Джонсон, исследователь после окончания бакалавриата, проанализировала данные за 10 лет в поисках рентгеновских вспышек от Стрельца A*, или Sgr A*, центральной черной дыры Млечного Пути. При этом она обнаружила девять вспышек, которые остались незамеченными. Эти вспышки представляют собой впечатляющие всплески высокоэнергетического света, которые предоставляют уникальную возможность изучить непосредственное окружение вокруг черной дыры - области, обычно невидимой из-за ее невероятной гравитации. Sgr A* является ближайшей и наименее активной сверхмассивной черной дырой к Земле, и поэтому данные, полученные с помощью Sgr A* и ее вспышек, являются одним из немногих известных в настоящее время способов изучения физического окружения черной дыры.
|
|
|
"Мы сидим в первом ряду, чтобы наблюдать этот уникальный космический фейерверк в центре нашей галактики Млечный Путь", - сказал Чжан, советник Сэнгер-Джонсона. "И вспышки, и фейерверки рассеивают тьму и помогают нам наблюдать то, что мы обычно не можем увидеть. Вот почему астрономам необходимо знать, когда и где происходят эти вспышки, чтобы они могли изучать окружение черной дыры, используя этот свет". Сэнгер-Джонсон тщательно проанализировал десятилетний объем рентгеновских данных, собранных с 2015 по 2024 год с помощью NuSTAR, или массива ядерных спектроскопических телескопов, одного из космических рентгеновских телескопов НАСА. По словам команды, каждая из девяти недавно обнаруженных вспышек предоставляет бесценные данные для понимания окружающей среды и деятельности черной дыры. "Мы надеемся, что, собрав 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", - сказал Сэнгер-Джонсон.
|
|
|
|
В то время как Сэнгер-Джонсон сосредоточился на ярких вспышках от Sgr A*, Утег, исследователь-старшекурсник из Колледжа с отличием МГУ, исследовал активность черной дыры, используя технику, похожую на прослушивание эхо-сигналов. Uteg проанализировал данные, собранные за почти 20 лет, о гигантском молекулярном облаке, известном как "Мост", расположенном вблизи Sgr A*. "В отличие от звезд, эти облака газа и пыли в межзвездном пространстве не генерируют собственных рентгеновских лучей", - сказал Утег. Поэтому, когда рентгеновские телескопы начали улавливать фотоны с Моста, астрономы выдвинули гипотезу об источнике излучения. "Яркость, которую мы наблюдаем, скорее всего, является отсроченным отражением прошлых рентгеновских вспышек от Sgr A*", - сказал Утег. "Впервые мы наблюдали увеличение светимости примерно в 2008 году. Затем, в течение следующих 12 лет, рентгеновские сигналы от Моста продолжали усиливаться, пока в 2020 году он не достиг максимальной яркости". Это "эхо" света от черной дыры в течение сотен лет перемещалось от Sgr A* к молекулярному облаку, а затем прошло еще примерно 26 000 лет, прежде чем достигло Земли.
|
|
|
|
Анализируя это рентгеновское эхо, Uteg приступила к реконструкции временной шкалы прошлой активности нашей черной дыры, предлагая информацию, которая была бы невозможна только при непосредственном наблюдении. В анализе Uteg использовались данные NuSTAR, а также рентгеновской многозеркальной космической обсерватории Ньютона Европейского космического агентства, или XMM. "Одна из главных 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 Утег. В рамках этих расчетов Uteg и команда из МГУ определили, что около 200 лет назад Sgr A* был примерно на пять порядков ярче в рентгеновских лучах, чем мы видим его сегодня. "Это первый случай, когда мы построили 24-летнюю изменчивость молекулярного облака, окружающего нашу сверхмассивную черную дыру, которая достигла своего пика рентгеновской светимости", - сказал Чжан. "Это позволяет нам рассказать о прошлой активности Sgr A* примерно 200-летней давности. Наша исследовательская группа в МГУ продолжит эту "астроархеологическую игру", чтобы еще больше раскрыть тайны центра Млечного Пути". Хотя точные механизмы, запускающие рентгеновские вспышки, и точный жизненный цикл черных дыр остаются загадками, исследователи МГУ уверены, что их находки послужат толчком для дальнейших исследований и потенциально произведут революцию в нашем понимании этих загадочных объектов.
|
|
|
|
Источник
|
