12 травня на одночасно проведених у всьому світі пресконференціях астрономи опублікували перше в історії зображення розташованого в центрі Чумацького Шляху компактного радіоджерела Стрілець А*. Знімок доводить, що він справді є надмасивною чорною дірою.
Загадковий об’єкт у центрі Галактики
Упродовж багатьох років вчені спостерігали обертання зір навколо якогось невидимого, компактного та дуже масивного тіла у центрі Чумацького Шляху. Цей об’єкт отримав назву Стрілець А*. Вимірювання показали, що його маса перевищує масу Сонця в чотири мільйони разів. За роки спостережень дослідники накопичили багато свідчень, що вказують на те, що він є надмасивною чорною дірою. Але їм потрібен остаточний доказ.
Проблема полягала в тому, що центр Чумацького Шляху закритий щільними хмарами, які унеможливлюють його спостереження у видимому діапазоні. Тому вчені звернулися по допомогу до радіоастрономії.
Телескоп горизонту подій
Завдання знімкування Стрільця А* було покладене на міжнародну колаборацію «Телескоп горизонту подій» (EHT). Вона об’єднала понад 300 вчених, 13 наукових інститутів та вісім найбільших радіообсерваторій Землі, розташованих на чотирьох континентах. У 2017 році вони спостерігали центр Чумацького Шляху багато днів. Дані накопичувалися впродовж багатьох годин, на кшталт того, як це відбувається під час довгих експозицій з фотокамерою. Потім вони оброблялися за допомогою суперкомп’ютера.
Нагадаємо, що 2019 року EHT опублікувала історичне зображення чорної діри, що розташована у центрі галактики М87. Здавалося, знімкування Стрільця А*, що розташований набагато ближче, було простішим завданням, і ми вже давно мали побачити його знімок. Але це не так.
Річ у тім, що маса чорної діри в центрі М87 становить 6,5 млрд мас Сонця. Отже, вона в 1500 разів масивніша за Стрілець А*. Вимірювання показали, що газ на околиці обох чорних дір рухається з однаковою швидкістю, майже рівною швидкості світла. Але на те, щоб зробити один оберт навколо набагато більшої за розміром діри у центрі галактики M87, йому потрібно від кількох днів до кількох тижнів. Своєю чергою газ здійснює один оберт навколо Стрільця А* всього за кілька хвилин. Через це його яскравість і структура часу спостережень на EHT змінювалася дуже швидко, що серйозно ускладнювало завдання отримання зображення.
Тому дослідникам довелося розробити нові складні алгоритми та програми, щоб промоделювати рухи газу навколо Стрільця А*. Зображення чорної діри усереднювалися за багатьма індивідуальними візуалізаціями, поки нарешті EHT не вдалося вперше виявити тінь гігантського монстра, що причаївся у центрі Галактики.
Світлина чорної діри
То що ж зображено на знімку EHT? Хоча ми й не можемо бачити саму чорну діру, оскільки вона справді абсолютно чорна, її видає навколишній газ, що світиться. Завдяки цьому ми спостерігаємо темну центральну область (тінь), оточену яскравою кільцеподібною структурою. Зображення сформоване світловим промінням, викривленим потужною гравітацією Стрільця А *. За словами дослідників, вони були вражені тим, наскільки точно розмір кільця узгоджується з прогнозами Загальної теорії відносності Ейнштейна (ЗТВ).
Також можна звернути увагу, що, попри суттєву різницю у масі, знімок Стрільця А* нагадує зображення діри у центрі галактики М87. Це говорить про те, що вони підпорядковуються правилам ЗТВ, а будь-які видимі відмінності обумовлені речовиною, що їх оточує.
Тепер у розпорядженні астрономів є зображення двох чорних дір дуже різних розмірів. Це дає можливість проводити порівняння та використовувати їх для тестування теорій та моделей поведінки газу в околицях надмасивних чорних дір. Подібні процеси ще далекі від повного розуміння, але, мабуть, саме вони відіграють ключову роль в утворенні та еволюції галактик.
Також варто зазначити, що проєкт EHT продовжує розвиватись і до нього приєднуються нові обсерваторії. Подальше розширення мережі телескопів та роботи з їхнього технічного удосконалення повинні дозволити астрономам уже найближчим часом отримати ще дивовижніші зображення і, можливо, навіть відео про чорні діри.
За матеріалами https://www.eso.org
Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!
Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine
