Наблюдения за «питанием» центральной черной дыры Млечного пути⁠⁠

Сверхмассивная черная дыра (СМЧД), расположенная в центре нашей галактики Млечный путь, Стрелец А*, является самым близким к нам объектом своего рода, будучи расположенной на расстоянии около 27 000 световых лет от Солнечной системы. Хотя она имеет относительно низкую активность и светимость, в сравнении с другими ядрами галактик, содержащими СМЧД, ее относительно близкое к нам расположение обусловливает более высокую видимую яркость, по сравнению с другими аналогичными источниками, и дает астрономам уникальную возможность изучать процессы, происходящие при приближении газового облака или другого космического объекта к краю черной дыры.

Черная дыра Стрелец А* поглощает материю с относительно невысокой скоростью, составляющей несколько сотен масс Земли в год. Однако яркость этого источника в рентгене подчас может возрастать в сотни раз. Большая часть устойчивого излучения, предположительно, связана с электронами, движущимися по спиральным траекториям со скоростью, близкой к скорости света, вдоль линий магнитных полей в небольшой центральной области радиусом всего лишь порядка одной астрономической единицы (1 а.е. равна среднему расстоянию от Земли до Солнца), однако ученые до сих пор не сформировали единого мнения в отношении механизмов возникновения вспышек.

В новом исследовании группа во главе с Роберто Абутером (R. Abuter) провела наблюдения СМЧД Млечного пути в рентгеновском (космическая обсерватория Chandra) и инфракрасном (космическая обсерватория Spitzer) диапазонах. В ходе наблюдения источник Стрелец А* разразился мощной вспышкой, и это позволило теоретикам впервые произвести моделирование вспышки с высоким уровнем подробностей.

Релятивистские электроны, движущиеся в магнитных полях, испускают фотоны в результате процесса, известного как синхротронное излучение (самый распространенный сценарий), но возможен также другой процесс, в котором фотоны (либо синхротронного излучения, либо других видов излучения, например излучения пыли) рассеиваются на электронах и таким образом получают дополнительную энергию, превращаясь в рентгеновские фотоны.

Моделирование того, какое сочетание этих эффектов имело место в небольшой области вокруг источника Стрелец А* во время вспышки, позволяет получить более подробное представление о плотности газа, полей, а также определить интенсивность вспышки и пространственную форму, проследить ход ее развития. Ученые рассмотрели несколько версий и пришли к выводу, что инфракрасная вспышка была сформирована в результате первого из процессов, а рентгеновская вспышка сформировалась в результате протекания второго процесса.

Эти выводы позволяют сделать ряд заключений об активности в окрестностях СМЧД, включая заключение о том, что плотности электронов и магнитных полей сравнимы по величине со средними значениями, однако для формирования наблюдаемой вспышки требуется устойчивое ускорение частиц.

Исследование опубликовано на сервере препринтов arxiv.org.

https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=...