Черная дыра в сердце Млечного Пути «кипит» световым излучением
Яркие, постоянные и удивительные астрофизические явления в сверхмассивной черной дыре, находящейся в центре Млечного Пути, зафиксировали астрофизики из Северо-Западного университета. Об этом говорится в статье, 19 февраля опубликованной в «The Astrophysical Journal Letters».
Ученые смогли наблюдать описанное ими благодаря космическому телескопу Джеймса Уэбба (JWST) НАСА, который транслировал самое продолжительное и детальное изображение сгустка тьмы, скрытого в центре нашей галактики, из когда-либо обнаруженных.
Согласно последним данным, газопылевой диск (аккреционный диск), вращающийся вокруг центральной сверхмассивной черной дыры, называемой Стрелец А*, по-видимому, генерирует постоянный поток вспышек без периодов покоя, причем вспышки могут варьироваться от слабых, длящихся несколько секунд, до ослепительных ежедневных извержений.
Кроме того, были зафиксированы даже более слабые вспышки, частота которых неуклонно увеличивалась в течение нескольких месяцев.
Уровень активности наблюдается в широком диапазоне времени: от коротких всплесков до весьма длительных периодов. Эти новые открытия могут помочь физикам лучше понять природу черных дыр, их взаимодействие с окружающим космосом, а также динамику и эволюцию Млечного Пути.
«Вспышки происходят практически во всех сверхмассивных черных дырах», — пояснил профессор физики и астрономии в Северо-Западном колледже искусств и наук Вайнберга Фархад Юсеф-Заде, который руководил исследованием. «Но наша черная дыра уникальна. Она, по-видимому, находится в постоянной активности, никогда не достигая устойчивого состояния. Она постоянно меняется, как мы видели в наших наблюдениях на протяжении 2023 и 2024 годов».
Инфракрасная камера Телескопа Уэбба (NirCam) смогла одновременно наблюдать два инфракрасных цвета в течение длительных периодов времени, а с помощью инструмента для получения изображений исследователи наблюдали за Стрельцом A* сериями по 48 часов с интервалом в 8–10 часов в течение года, что позволило проследить изменения в черной дыре.
Наблюдения выявили выплески вещества различной яркости и продолжительности с явно случайным характером активности. Предполагается, что в основе коротких всплесков и более длительных вспышек лежат два отдельных процесса: в частности, небольшие возмущения внутри аккреционного диска могут вызывать слабые мерцания, в то время как турбулентные колебания внутри диска, сжимающие плазму (горячий, электрически заряженный газ), могут вызывать временный всплеск излучения, похожий на солнечную вспышку.
Поскольку камера Nircam телескопа JWST может одновременно наблюдать две отдельные длины волн (2,1 и 4,8 мкм), исследователи смогли сравнить, как изменялась яркость вспышек на каждой длине волны, определив, что события с более короткими волнами немного меняли яркость раньше событий с более длинными волнами, то есть события с более длинными волнами имели временную задержку от нескольких до 40 секунд.
Эта задержка позволила по-новому взглянуть на физические процессы, происходящие вокруг черной дыры, например, на то, что частицы теряют энергию во время вспышки быстрее на коротких длинах волн, чем на длинных. Подобные изменения особенно характерны для частиц, вращающихся по спирали вокруг линий магнитного поля.
Теперь исследователи задались целью непрерывно наблюдать за черной дырой в течение 24 часов, чтобы понять, имеют ли эти вспышки определенную периодичность, повторяются ли они или же они действительно случайны.
