Мистерията на странния светещ пръстен около черната дупка в Млечния път

Астрономи наблюдаваха как един високоскоростен газов облак се забива в материята, засмуквана към Стрелец А * – супермасивната черна дупка в центъра на Млечния път – и след това се отдалечава в космоса. Сега учените внимателно наблюдават с колко се е забавила скоростта на газовия облак, който астрономите нарекоха G2, след сблъсъка.

Това измерване ще покаже на учените редица важни параметри и най-вече плътността на горещата материя обграждаща Стрелец А *, която е най-близката известна свръхмасивна черна дупка до Земята.

Стрелец A * (SagA *) е неподвижна, което означава, че не поглъща огромния диск от материя и не изхвърля горящи струи. Но все още има нещо горещо и светещо, заобикалящо черната дупка, което физиците не разбират много добре. Сблъсъкът с G2 им предлага една от най-добрите възможности да открият от какво е съставен този светещ пръстен около черната дупка.

„Наблюдавахме силата на привличане. Нещото [G2] стана по-бавно“, разказва Стефан Гилесен, астроном от Института за извънземна физика „Макс Планк“ в Гархинг, Германия.

„Забавянето на G2 доказва, че в непосредствена близост до черната дупка е имало нещо съществено, за да стане това“, казва Гилесен.

Физиците установяват, че забавянето намалява, като използват данни от сътрудничеството с програмата GRAVITY и Много големия телескоп (VLT) в Чили. GRAVITY обединява инфрачервената светлина от всичките четири телескопа на VLT, за да направи един изключително остър образ. Това позволява на изследователите да получат безпрецедентна представа за един почти липсващ обект около черна дупка.

„Разбира се, беше забавно да се гледа, но сега сме превърнали наблюдението в нещо полезно“, казва Гилесен пред изданието Live Science. „Всъщност измерихме атмосферата около черна дупка в радиус, който преди това беше напълно недостъпен.“

G2 е странен обект сам по себе си: балонообразна маса от топъл газ, която може да има звездна система или дори две в центъра, но не е гравитационно обвързан с нищо, казва Гилесен. Вместо това се носи като течност по тясна, елиптична орбита около SagA *, и стига много близо до черната дупка в единия край на тази орбита.

Още през 2015 г. учените знаеха, че G2 ще се доближи много близо до черната дупка. И тогава те смятали, че може да създаде някакъв фойерверк, като падне в самата черна дупка. Това обаче, не се случи, което разочарова някои наблюдатели по това време. Но станалото даде шанс на Гилесен и екипът му да направят измерване на скоростта на G2.

Гилесен и неговите сътрудници публикуваха своите измервания в The Astrophysical Journal, а по-късно представиха резултатите си на априлската среща на Американското физическо общество в Денвър.

Подозираха, че G2 може да се забави поради друг облак, наречен G1. G1 вече се отдалечаваше от черната дупка, когато беше открит, по подобна, но по-малка и по-бавна орбита в сравнение с G2. Екипът подозираше, че двата облака биха могли да бъдат свързани, и че G1 се движи по-бавно, защото наскоро е преминал през близък сблъсък с атмосферата на черната дупка.

И когато G2 удря нажежения пръстен около SagA *, той също така се забави, макар и не толкова значително. Разликата, предполагат изследователите, може да се дължи на това, че G1 вече е изчистил пътя за своя близнак.

G2, който поради високата си скорост е бил на повече от 300-годишна орбита около черната дупка, сега се е забавил и е преминал на много по-къс орбитален път, установяват учените. Ще са нужни само 50 години, за да се върне към най-близката дистанция до черната дупка. Учените очакват, че G2 ще попадне изцяло в черната дупка към 2150 г.

Използвайки модели на сблъсъка, изследователите показват, че това забавяне предполага атмосфера от около 4000 частици на кубичен сантиметър на разстояние 1000 пъти радиуса на хоризонта на черната дупка.

„Това е много по-малка плътност от земната атмосфера, но все пак може да се определи като значима. Това са данни, които астрофизиците, моделиращи тъмната, тиха черна дупка в центъра на нашата галактика, могат да използват“, казва Гилесен.

Публикувано в LiveScience.