Надмасивна чорна діра в центрі Чумацького Шляху влаштувала справжнісіньку «вечірку», що супроводжується світловим шоу в стилі дискокулі. Про це свідчать дані, зібрані телескопом James Webb (JWST).
Дивовижна активність чорної діри
У центрі нашої галактики ховається надмасивний об’єкт, відомий під назвою Стрілець А*. Це чорна діра, чия маса в чотири мільйони разів перевищує сонячну. Вона оточена акреційним диском, що складається з розігрітої до дуже великих температур речовини, яка є потужним джерелом випромінювання.
Команда дослідників із Північно-Західного університету в Іллінойсі вирішила залучити телескоп JWST для вивчення активності Стрільця А*. Вибір пояснюється тим, що JWST може фіксувати інфрачервоні хвилі, які, на відміну від видимого світла, проходять через пилові хмари, що заполоняють центр Чумацького Шляху.
Результати спостережень здивували вчених. Вони очікували побачити спалахи, але Стрілець А* виявився куди більш активним, ніж передбачалося. Його акреційний диск виробляє постійний потік спалахів без періодів спокою. Активність чорної діри проявляється в широкому діапазоні часу — від коротких перерв до тривалих відрізків. Деякі спалахи являють собою слабкі мерехтіння, що тривають лічені секунди, інші — сліпуче яскраві виверження, які відбуваються щодня. Є і ще більш слабкі зміни, які відбуваються протягом декількох місяців. У середньому, акреційний диск генерує по п’ять-шість великих спалахів на день і кілька невеликих суб-спалахів або сплесків між ними. Астрономам поки що не вдалося знайти закономірності в цій активності. Вона здається випадковою.
Два різні процеси всередині Стрільця А*
Хоча вчені ще не до кінця розуміють суть процесів, що відбуваються, вони припускають, що за короткі та триваліші спалахи відповідають два окремі процеси. Невеликі збурення в акреційному диску, найімовірніше, викликають слабкі мерехтіння. Зокрема, турбулентні коливання всередині диска можуть стискати плазму і викликати тимчасові сплески випромінювання. Ці події чимось схожі на сонячні спалахи.
Великі спалахи виникають унаслідок магнітного перез’єднання — процесу, коли два магнітні поля стикаються, вивільняючи енергію у вигляді прискорених частинок. Рухаючись зі швидкістю, близькою до швидкості світла, ці частинки випускають яскраві сплески випромінювання. Своєю чергою, такі події чимось схожі на іскру статичної електрики.
Часова затримка
Оскільки встановлена на JWST камера NIRCam здатна одночасно спостерігати у двох різних діапазонах хвиль (2,1 і 4,8 мкм у цьому випадку), вчені змогли порівняти, як змінювалася яскравість спалахів залежно від довжини хвилі. І на дослідників знову чекав сюрприз. Вони виявили, що події, які спостерігаються на коротшій довжині хвилі, змінюють яскравість трохи раніше, ніж події на більшій довжині хвилі. Часова затримка становила від кількох секунд до 40 секунд.
Ця подія дала більше підказок про фізичні процеси, що відбуваються навколо чорної діри. Одне з пояснень полягає в тому, що частинки втрачають енергію протягом спалаху, причому на коротких довжинах хвиль вона втрачається швидше, ніж на довгих. Такі зміни очікувані для частинок, що обертаються навколо ліній магнітного поля.
Отримані результати можуть допомогти фізикам краще зрозуміти фундаментальну природу чорних дір, те, як вони отримують живлення, а також динаміку та еволюцію нашої власної галактики. Вони сподіваються, що їм знову вдасться залучити JWST для спостереження за Стрільцем А* протягом більш тривалого проміжку часу, що допоможе зменшити шум і дозволить побачити ще дрібніші деталі.
Раніше ми розповідали про відкритий астрономами загадковий об’єкт, який чинить опір поглинанню чорною дірою.
За матеріалами NASA
