Чорна діра Чумацького Шляху щойно засвітилася так, як ми ніколи раніше не бачили

Астрономи вперше виявили спалах в середньому інфрачервоному діапазоні від надмасивної чорної діри в серці галактики Чумацький Шлях, і це проливає нове світло на складну фізику, що керує цими енергетичними сплесками.

Спалах – сплеск енергії, інтенсивність якого змінюється при взаємодії силових ліній магнітного поля чорної діри – заповнює область спостережень за чорними дірами, яка раніше вислизала від вчених. Однак залишаються питання щодо хаотичного середовища поблизу серця бездонного об’єкта.

Виявлення та моделювання спалаху прийнято до публікації в журналі Astrophysical Journal Letters і наразі доступне на сервері препринтів arXiv. Результати дослідження були представлені сьогодні на 245-му засіданні Американського астрономічного товариства в Національній гавані, штат Меріленд.

Чорна діра, названа Стрілець А* (вимовляється як “А-зірка”), є об’єктом, маса якого приблизно в чотири мільйони разів перевищує масу нашого Сонця і знаходиться в ядрі Чумацького Шляху. Чорні діри – це надщільні об’єкти з настільки сильними гравітаційними полями, що навіть світло не може покинути їхні межі за межами точки, яка називається горизонтом подій. У концепції художника, наведеній на початку цієї статті, чорна діра – це темна безодня в ядрі вихору матерії.

“Вже понад 20 років ми знаємо, що відбувається в радіо- та ближньому інфрачервоному діапазонах, але зв’язок між ними ніколи не був на 100% зрозумілим”, – сказав Джозеф Майкл, один з провідних авторів статті та дослідник Смітсонівської астрофізичної обсерваторії, що є частиною Центру астрофізики Гарвардського та Смітсонівського університетів, у прес-релізі центру. “Це нове спостереження в середньому інфрачервоному діапазоні заповнює цю прогалину”.

Середньо-інфрачервоне світло має більшу довжину хвиль, ніж видиме світло, але меншу довжину хвиль, ніж радіохвилі. Це також одна зі спеціалізацій космічного телескопа Вебба, яку він фіксує за допомогою інструменту середнього інфрачервоного діапазону (Mid-InfraRed Instrument, MIRI).

Охолоджуючі електрони в акреційному диску чорної діри – перегрітій, розпеченій матерії, що оточує об’єкт – вивільняють енергію для живлення спалахів. Роль електронів у спалахах чорних дір була виявлена в середньому інфрачервоному діапазоні довжин хвиль, і, за словами Михайла, це ще один доказ того, що живить спалахи.

Виявлення і модель команди надають більшої ясності – і складності – портрету центральної чорної діри нашої галактики. Моделювання фізики чорних дір і безпосереднє зображення об’єктів йдуть пліч-о-пліч, наближаючи нас до розуміння фізики, яка лежить в основі одних з наймасивніших і найвидатніших об’єктів у нашому Всесвіті.

У квітні 2019 року телескоп “Горизонт подій” вперше безпосередньо сфотографував чорну діру, а в травні 2022 року зробив перше пряме зображення Стрільця A*, хоча минулого року група дослідників припустила, що це зображення було неякісним.

Минулого року група дослідників, чий телескоп складається з мережі радіотелескопічних обсерваторій по всьому світу, провела спостереження з найвищою роздільною здатністю, отриманою з планети. Робота показала, що на певних довжинах хвиль майбутні зображення чорних дір можуть бути на 50% чіткішими, ніж раніше опубліковані зображення.

Може знадобитися більше спостережень, щоб переконатися, чи справді за спалахи відповідають остигаючі високоенергетичні електрони. Але це відкриття пропонує новий поворот в історії про чорні діри і демонструє роль, яку космічний телескоп Вебба може відігравати в демістифікації масивних об’єктів.