Астрономы показали панораму окрестностей черной дыры в центре Млечного Пути

Астрономы на основе данных с наземных и космических обсерваторий создали панорамную визуализацию окрестностей сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Это позволит понять динамику потоков газа и излучения вблизи черных дыр, говорится на сайте телескопа «Чандра»; препринт исследования опубликован на портале ArXiv.org.

В центральной области Млечного Пути, на расстоянии 26 тысяч световых лет от Солнца, находится компактный радиоисточник Стрелец A*, который, предположительно, представляет собой сверхмассивную черную дыру массой в 4,2 миллиона масс Солнца. Ее окрестности являются очагом астрофизической активности, в котором важную роль играют потоки излучения и вещества от примерно тридцати массивных горячих звезд класса Вольфа-Райе, расположенных в пределах полутора световых лет от черной дыры. Потоки вещества, истекающие от звезд, могут сталкиваться, образуя ударные волны, или, при приближении к черной дыре, падать на нее по спиральной траектории. При этом газ будет нагреваться до высоких температур и излучать в рентгеновском диапазоне. Черная дыра может также провоцировать интенсивные выбросы вещества, которые могут «расчистить» ее окрестности от материала звездных ветров. Стрелец А* характеризуется низкой скоростью аккреции вещества, что позволяет определить параметры отдельных звезд, вращающихся вокруг него, с достаточной точностью, и понять механизмы взаимодействия звезд и газовых облаков вблизи черных дыр.

Группа ученых под руководством Кристофера Рассела (Christopher Russell) из Папского Католического университета Чили смоделировала окружение черной дыры на основе данных, полученных в инфракрасном диапазоне при помощи телескопа VLT (Very Large Telescope) и наблюдениях рентгеновском диапазоне при помощи космического телескопа «Чандра», также были задействованы и другие обсерватории. В работе использовался код GADGET-2, основанный на методе гидродинамики сглаженных частиц (SPH), модель охватывает временной период с 1100 лет назад до сегодняшнего дня и содержит 25 звезд Вольфа-Райе, теряющих массу со скоростью от 5×10^-5 до 5×10^-4 масс Солнца в год в виде звездных ветров, начальные скорости которых лежат в диапазоне от 600 до 2500 километров в секунду. Было построено три модели вспышек вблизи черной дыры, которые призваны объяснить сильную активность и оттока вещества от Стрельца A*  в период от 400 до 100 лет назад.

Результаты работы показывают, что диффузное рентгеновское излучение от области, размером 0,6 световых лет, вблизи черной дыры, является следствием столкновения звездных ветров и оттока вещества во время вспышек, порождаемых черной дырой. При этом вспышки влияют на интенсивность рентгеновского излучения в течение долгого времени, даже если она произошла более ста лет назад, и находятся в обратной связи с ней — сильный отток вещества «расчищает» окрестности черной дыры от материала звездных ветров и уменьшает интенсивность рентгеновского излучения. В дальнейшем ученые планируют доработать модель с учетом двойных звездных систем и звезд спектрального класса О, а также околоядерного диска.

Ранее мы рассказывали о том, как сверхмассивная черная дыра Млечного Пути указала на релятивистские эффекты у звезд и помогла родиться новым звездам, а также о том, как ученые искали частицы-кандидаты на роль темной материи, излучаемые этой черной дырой.

Александр Войтюк