Впервые включив телескопы ALMA (Atacama Large Millimeter Array) в массив радиотелескопов со сверхдлинной базой, астрономы обнаружили, что излучение от сверхмассивной черной дыры Стрелец А* в центре галактики исходит из меньшей, чем считалось ранее, области.
Это может свидетельствовать о том, что радио-джет (релятивистская струя) из Стрельца А* направлен почти прямо на нас. Туманное облако из горячего газа помешало астрономам сделать четкие снимки сверхмассивной черной дыры Стрелец А*, поставив под сомнение её истинную природу.
Астрономы включили мощный комплекс телескопов ALMA на севере Чили в глобальную сеть радиотелескопов, чтобы пробиться сквозь этот туман. Но источник продолжает удивлять их — область его излучения настолько мала, что он фактически может быть направлен прямо на Землю.
Учёные использовали интерферометрию со сверхдлинными базами (РСДБ или VLBI) на частоте 86 ГГц, которая включает в себя множество телескопов, для формирования виртуального телескопа размером с Землю. Благодаря этому команда достигла успехов в устранении большинства рассевающих эффектов, что позволило получить первое изображение пространства вокруг чёрной дыры.
Высокое качество изображения позволило команде ограничить теоретические модели для газа вокруг Стрельца A*. Значительная часть радиоизлучения исходит лишь от области в 300 миллионных долей градуса, и источник имеет симметричное строение. Это может указывать на то, что радиоизлучение исходит из газового диска, падающего в черную дыру, а не от радио-джета. Однако это сделало бы Стрелец А* особенным по сравнению с другими радиоизлучающими чёрными дырами.
Альтернативой может быть то, что радио-джет направлен почти на нас. Хейно Фальке (Heino Falcke), профессор радиоастрономии из Университета Радбуда, считает данное явление необычным и не исключает вышеназванной возможности. В прошлом году Фальке счёл бы это выдумкой, но недавно команда GRAVITY пришла к аналогичному выводу, используя телескоп Very Large Telescope ESO.
Сверхмассивные чёрные дыры распространены в центрах галактик и могут служить причиной самых масштабных энергетических явлений в известной нам вселенной. Считается, что вокруг чёрных дыр материя попадает во вращающийся диск, и часть этой материи выталкивается в противоположных направлениях вдоль двух узких лучей, называемых джетами, со скоростью, близкой к скорости света, что обычно служит причиной сильного радиоизлучения. Радиоизлучение, исходящее от Стрельца А* исходит от газа или радио-джета, стало предметом для оживлённых дебатов.
Стрелец А* является ближайшей сверхмассивной чёрной дырой, масса которой составляет около 4 миллионов солнечных. Её видимый размер на небе составляет менее 100 миллионных долей градуса, что соответствует размеру теннисного мяча на Луне, при наблюдении с Земли. Для измерения чёрной дыры требуется техника VLBI или интерферометрии со сверхдлинной базой.
Наиболее высокая частота для использования VLBI составляет 230 ГГц. «Первые наблюдения Стрелец A* на частоте в 86 ГГц были проведены 26 лет назад силами лишь нескольких телескопов. С годами качество данных неуклонно росло по мере того, как удавалось задействовать всё больше телескопов», — говорит директор Института радиоастрономии им. Макса Планка Антон Зенсус (Anton Zensus).
«Стрелец А* расположен на южном небе, поэтому участие ALMA важно не только из-за высокой чувствительности, но и из-за расположения в южном полушарии», – говорит Чириако Годди (Ciriaco Goddi) из ALLEGRO.
Помимо ALMA, в работе участвовали также двенадцать телескопов в Северной Америке и Европе. Достигнутое разрешение было в два раза выше, чем при предыдущих наблюдениях на этой же частоте, и позволило получить первое изображение Стрельца A*, без потери качества из-за межзвёздного рассеивания вдоль линии наблюдения между Стрельцом A* и Землей.
Для получения изображения команда использовала методику, разработанную Майклом Джонсоном (Michael Johnson) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA). «Несмотря на то, что рассевающие эффекты размывают и искажают изображение Стрельца А*, невероятно высокое разрешение при наблюдениях позволило нам точно определить свойства данного рассеивания», — говорит Джонсон.»
Впоследствии мы бы смогли обойти большинство рассевающих эффектов и увидеть пространство чёрной дыры. Хорошая новость заключается в том, что эти наблюдения демонстрируют, что рассеивающие эффекты не помешает телескопу Event Horizon Telescope (EHT) увидеть тень черной дыры на частоте 230 ГГц, если она есть».
Источник: phys.org
Перевод: Артур Арушанян