Стрелец А*: свръхмасивната черна дупка в центъра на Млечния път

Стрелец А*: разкриване на свръхмасивната черна дупка в сърцето на Млечния път — наблюдения на звезда S2, доказателства, изображения и най-новите открития.

Стрелец А* (Sgr A*) е ярък астрономически радиоизточник в центъра на Млечния път. Той се намира в посока на съзвездията Стрелец и Скорпион и съвпада пространствено с гравитационния център на нашата галактика.

Радиоизточникът е част от по-голям астрономически обект, известен като Стрелец А. Смята се, че Стрелец А* е свръхмасивна черна дупка, каквато има в центровете на повечето спирални и елиптични галактики. Наблюденията на звездата S2 в орбита около Стрелец А* бяха използвани, за да се докаже наличието на централната свръхмасивна черна дупка на Млечния път. Това доведе до заключението, че Стрелец А* е мястото, където се намира тази черна дупка.

Ключови характеристики

Разстояние и маса: Стрелец А* е разположен на около 26 000 светлинни години (приблизително 8 килопарсека) от Земята. Масата ѝ е оценена на около 4–4.5 милиона маси на Слънцето, стойност определена прецизно чрез проследяване на орбитите на близките звезди (особено S2).

Размери и скала: радиусът на Шварцшилд (характерен радиус, свързан с „размера“ на събитиен хоризонт при неподвижна черна дупка) за такава маса е от порядъка на десетки светлинни секунди (няколко милиона километри, ~0.08 AU). Емисията, която наблюдаваме, идва от силно компактен регион близо до този хоризонт.

Наблюдения и доказателства

Стрелец А* е открит като радиоизточник и е изследван с техники за много дълга базова интерферометрия (VLBI), които позволяват висока пространствена резолюция. През 1990-те и 2000-те години две независими изследователски групи (водени от Райнхард Генцел и Андреа Гез) проследиха орбитите на т.нар. S-звезди около централния обект. Орбитата на звездата S2, с период около 16 години и много ексцентрична форма, даде директни измервания на масата и размерната скала и показа, че масата е концентрирана в обем, несъвместим с обикновени звезди или компактни звезди — това е силно доказателство за свръхмасивна черна дупка.

Многовълнови наблюдения (радио, инфрачервено, рентгенови лъчи) показват, че Стрелец А* е променлив източник: от време на време се наблюдават ярки флеър-взривове в инфрачервения и рентгеновия диапазон, с времеви скали от минути до часове. Тази краткопериодна променливост подсказва, че източникът на емисията е много близо до хоризонта на събитията.

Физика и околна среда

Въпреки голямата маса, Стрелец А* е сравнително слабо светеща в сравнение с активните галактични ядра (AGN) — това се дължи на много ниска скорост на акреция и на т.нар. радиационно неефективни акреционни потоци (RIAF). Материалът, който пада към черната дупка, вероятно се загрява и излъчва главно в субмилиметровия и радио диапазон, а отделни „горещи петна“ в акреционния поток могат да предизвикат наблюдаваните флеъри.

Инструментите GRAVITY (на VLTI) и радиотелескопните мрежи с много дълга базова линията позволиха да се проследят движение и спектрални промени в материята в непосредствена близост до хоризонта. Използването на Event Horizon Telescope (EHT) доведе до публикуването на изображение и структурни ограничения за сянката на Стрелец А*, както и до сравнения с моделите на общата теория на относителността.

Научно значение и бъдещи изследвания

Стрелец А* е уникална лаборатория за изучаване на гравитацията и физиката при екстремални условия: наблюденията на звезди и материя около нея позволяват тестове на общата теория на относителността в силно гравитационно поле. За тези изследвания Райнхард Генцел и Андреа Гез получиха признание на най-високо ниво (Нобелова награда за физика, споделена през 2020 г. за откритията, свързани с компактния обект в центъра на нашата галактика).

В бъдеще се очакват още по-прецизни измервания на спина и структурата на акреционния поток, откриване на още близки пулсари (които биха дали изключително точни тестове на гравитацията), както и по-подробни времеви и пространствени карти на процесите, случващи се в непосредствена близост до хоризонта.

Кратка историческа бележка: Стрелец А* като радио обект е идентифициран в средата на XX век, а ключовите наблюдения на орбитите на S-звездите и технологичното развитие на VLBI и инфрачервената интерферометрия през последните десетилетия направиха възможно разкриването на природата на този обект като свръхмасивна черна дупка.

Търсене по буква