Астрономы уточнили массу сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути

Астрономы из коллаборации GRAVITY опубликовали самые точные на сегодняшний день оценки массы и расстояния до сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Сделать это им помогли данные наблюдений наземных телескопов за несколькими близкими к черной дыре звездами. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics.

Вблизи сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути вращаются звезды из S-скопления, которые сыграли в истории астрономии крайне важное значение, позволив в 2002 году подтвердить существование самой черной дыры, связанной с компактным радиоисточником Стрелец А*. Астрономы уже много лет ведут за ними наблюдения, которые помогают проверить ряд явлений, предсказанных Общей теорией относительности. В частности, наблюдения за звездой S2, которая три года назад приблизилась к черной дыре на расстояние менее 20 миллиардов километров, позволили астрономам из коллаборации GRAVITY впервые подтвердить предсказанные особенности движения звезды в сильном гравитационном поле, наложить ограничения на нарушаемость принципа локальной пространственной инвариантности и увидеть прецессию Шварцшильда орбиты звезды.

Группа астрономов во главе с Райнхардом Генцелем (Reinhard Genzel) из Института внеземной физики Общества Макса Планка и коллаборации GRAVITY опубликовала новые результаты анализа данных наблюдений за близкими к Стрельцу А* звездами, полученными в период с 2017 по 2021 год при помощи приемника GRAVITY, работавшего в составе интерферометра VLTI, который включает в себя все четыре телескопа комплекса VLT. Кроме того, ученые использовали данные наблюдений приемников NACO и SINFONI, установленных на отдельных телескопах VLT, а также NIRC2 и GNIRS, установленных на телескопах обсерваторий Кека и «Джемини-Север». Целями наблюдений стали звезды S2, S29, S38 и S55, а также S300, которая ранее не регистрировалась.  

Чтобы достичь очень высокой детализации изображений звезд, получаемых на VLTI, исследователи использовали метод теории информационного поля. Он заключается в создании модели источников излучения и последующем сравнении реальных данных, получаемых GRAVITY, с моделью, что позволило точно отслеживать отдельные звезды. 

Звезды продемонстрировали значительное ускорение своего движения в период с марта по июль 2021 года, поскольку проходят перицентры своих орбит вокруг черной дыры в период с 2018 по 2023 год. В частности, S29 находится на орбите с периодом 90 лет и прошла свой перицентр в конце мая 2021 года, оказавшись на минимальном расстоянии сто астрономических единиц от Стрельца А*. При этом звезда двигалась со скоростью 8740 километров в секунду.

В итоге удалось уточнить массу черной дыры, которая составила (4,297±0,012)×10⁶ масс Солнца, и расстояние до нее — 8277±9 парсек. Ожидается, что в 2022 году звезды S38 и S42 пройдут перицентры своих орбит, а ввод в строй будущего приемника GRAVITY+ и телескопа ELT позволит увеличить чувствительность и детализацию наблюдений, что позволит найти другие звезды вокруг черной дыры.

Ранее мы рассказывали о том, как выглядят окрестности сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.

Александр Войтюк