Астрономы рассмотрели холодный газовый диск у черной дыры в центре Млечного Пути

Астрономы при помощи радиотелескопа ALMA смогли разглядеть аккреционный диск из холодного газа вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути и оценить его параметры. Результаты работы позволят лучше разобраться в механизмах аккреции и процессах, идущих в центрах многих галактик. Статья опубликована в журнале Nature.

В центральной области нашей галактики Млечный Путь, на расстоянии около 26 тысяч световых лет от Солнца, находится компактный радиоисточник Стрелец A*, который представляет собой сверхмассивную черную дыру с массой 4,2 миллиона масс Солнца. В пределах нескольких парсек вокруг черной дыры располагаются облака горячего (10⁷ кельвин) и более холодного (от 10² до 10⁴ кельвин) газа. Горячий газ излучает в рентгеновском диапазоне волн и доступен для наблюдений при помощи телескопов, таких как «Чандра», что позволяет получить ограничения на его количество в аккреционной зоне вокруг черной дыры (шириной 10⁵ радиусов Шварцшильда или 0,04 парсека). Ограничения на количество облаков более холодного газа получить гораздо труднее из-за сложности наблюдений. Однако существуют методы, позволяющие это сделать.

Астрономы во главе с Еленой Мурчиковой (Elena Murchikova) рассказали о результатах наблюдений за ближайшими окрестностями Стрельца А* при помощи системы ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimetre Array). Ученые пытались зарегистрировать рекомбинационное излучение холодного водорода, ведя наблюдения на длине волны 1,3 миллиметра, что соответствует спектральной линии H30α. Благодаря тщательной обработке данных им удалось выделить линейчатое излучение холодного газа, которое сосредоточено в пределах 0,009 парсек вблизи сверхмассивной черной дыры, из фонового континуума.

Данные наблюдений интерпретируются как вращающийся относительно тонкий аккреционный диск с массой от 10^-5 до 10^-4 масс Солнца и средней плотностью водорода примерно от 10⁵ до 10⁶ грамм на кубический сантиметр. Оценка температуры ионизированного газа в диске составляет 10⁴ кельвин. Плоскость диска, по-видимому, не совпадает с плоскостями других структур в центре галактики, предполагается, что он может быть виден не плашмя, а наклонен на 15 градусов. Направление его вращения вокруг своей оси аналогично направлению вращения галактики, околоядерного диска и звездного скопления в центре галактики. Средняя скорость аккреции вещества из диска на черную дыру оценивается в 2,7*10^-10 масс Солнца в год, чтобы существовать длительное время диск должен пополняться газом из охлажденных звездных ветров, околоядерного диска и других структур в центре галактики.

Дальнейшие наблюдения за центральной частью Млечного Пути при помощи системы ALMA, приемника GRAVITY, телескопа EHT, а также будущего наземного телескопа ELT должны показать полную картину активности сверхмассивной черной дыры и движения потоков газа к ней и от нее.

Ранее мы рассказывали, как астрономы впервые в истории получили изображение тени черной дыры в центре галактики М87. О том, что дает это открытие читайте в нашем специальном материале «Заглянуть за горизонт».

Александр Войтюк