Найдетальніші спостереження матерії на орбіті біля чорної діри: приладом ESO GRAVITY за об’єктом в центрі Чумацького Шляху підтверджено статус чорної діри.
Надзвичайно чутливий інструмент ESO GRAVITY надав ще один доказ до давно усталеного припущення, що в центрі Чумацького Шляху розташована надмасивна чорна діра. Нові спостереження показують, що скупчення газу кружляють зі швидкістю близько 30% світлової на круговій орбіті безпосередньо при горизонті подій [уявна гіперповерхня в просторі-часі, яка відділяє ті точки простору-часу, звідки світло може потрапити до спостерігача, від тих, звідки світло потрапити до спостерігача не може] — вперше матерію спостерігали на орбіті біля точки неповернення, і це найдетальніші спостереження матерії, що кружляє настільки близько до чорної діри.
Для спостереження спалахів інфрачервоного випромінювання, що надходять з акреційного диску [який утворюється навколо чорної діри внаслідок падіння в неї речовини за спадною орбітою] навколо Стрільця А*, масивного [4,3 млн мас сонця] об'єкта в центрі Чумацького Шляху [на віддалі близько 26 тис. світлових років], науковці з консорціуму європейських інститутів використали прилад ESO GRAVITY на інтерферометрі Дуже великого телескопа (VLT) [в пустелі Атакама на півдні Чилі]. Ці спостереження спалахів стали довгоочікуваним підтвердженням того, що об'єкт в центрі нашої галактики — як вже давно передбачалося — є надмасивної чорною дірою. Спалахи породжувала матерія, що кружляє дуже близько до горизонту подій чорної діри — роблячи їх найдетальнішими спостереженнями матерії, що кружляє настільки близько до чорної діри.
Певна частина матерії в акреційному диску — поясі газу, що обертається навколо Стрільця А* з релятивістськими швидкостями, — може безпечно кружляти навколо чорної діри, однак все, що наближається занадто близько, приречене втягнутися за горизонт подій. Точки найменшої від чорної діри віддалі, де матерія може кружляти на орбіті, не будучи неминуче втягнутою всередину величезною масою, відома як внутрішня стійка орбіта, і саме тут відбувалися обсервовані спалахи.
"Незбагненно бути реальним свідком того, як матерія кружляє навколо масивної чорної діри зі швидкістю 30% від швидкості світла", – захоплюється Олівер Пфуль, вчений з MPE. "Грандіозна чутливість GRAVITY дозволила нам спостерігати акреційні процеси в режимі реального часу в безпрецедентних деталях."
Ці виміри стали можливими тільки завдяки міжнародній співпраці і сучасним приладам. Прилад GRAVITY, який це уможливив, комбінуючи світло від чотирьох телескопів VLT ESO, створює віртуальний супертелескоп діаметром 130 метрів, що, власне, і був використаний для дослідження природи Стрільця А*.
В поточному році той же колектив дослідників вже зумів за допомогою GRAVITY та SINFONI — ще одного приладу на VLT — точно виміряти проліт зірки S2 [з періодом обертання навколо Стрільця A* приблизно 16 років] близько повз чорну діру, тобто коли S2 проходила екстремальне гравітаційне поле біля Стрільця A*, і вперше показати ефекти, передбачені загальною теорією відносності Айнштайна в такому екстремальному середовищі. Під час цього близького прольоту S2 також спостерігали сильне інфрачервоне випромінювання.
"Ми уважно моніторимо S2 і, звичайно, ніколи не спускаємо ока з Стрільця А*, — пояснив Пфуль. — Під час наших обсервацій нам пощастило помітити три яскраві спалахи навколо чорної діри — це щасливий збіг!"
Це випромінення від високоенергетичних електронів в безпосередній близькості до чорної діри було видиме у вигляді трьох яскравих спалахів і точно відповідало теоретичним прогнозам для гарячих точок на орбіті поблизу чорної діри масою в чотири мільйони сонячних. Вважають, що спалахи походять від магнітних взаємодій в дуже гарячому газі, що кружляє дуже близько до Стрільця А*.
Рейнхард Ґензель з Інституту позаземної фізики Макса Планка (MPE) в німецькому Ґархінзі, який очолював дослідження, пояснив: "Це завжди було одним з проектів нашої мрії, але ми не сміли сподіватися, що він стане можливим так скоро." Згадавши усталену думку, що Стрілець А* є надмасивною чорною дірою, Ґензель висновує, що "отриманий результат є переконливим підтвердженням парадигми масивної чорної діри".
European Southern Observatory
Most Detailed Observations of Material Orbiting close to a Black Hole
eso1835 — Science Release, 31.10.2018