Кредит за изображение: NRAO
Тридесет години след като астрономите откриха мистериозния обект в точния център на нашата Галактика на Млечния път, международен екип от учени най-накрая успя директно да измери размера на този обект, който заобикаля черна дупка, близо четири милиона пъти по-масивна от Слънцето. Това е най-близкият телескопичен подход до черна дупка досега и поставя основна граница на астрофизиката в обсега на бъдещите наблюдения. Учените използваха радиотелескопа на VLBA (National Long Science Baseline Array) на Националната научна фондация, за да направят пробив.
„Това е голяма стъпка напред“, заяви Джефри Бауър от Калифорнийския университет в Бъркли. „Това е нещо, което хората са искали да направят в продължение на 30 години“, откакто обектът на Галактическия център, наречен Стрелец А * (произнася се „А-звезда“), е открит през 1974 г. Астрономите отчитат своите изследвания в изданието от 1 април Science Express.
„Сега имаме размер на обекта, но все още остава загадката за неговия точен характер“, добави Бауър. Следващата стъпка, обясни той, е да научите формата му, „за да можем да разберем дали е струи, тънък диск или сферичен облак“.
Центърът на Млечния път, на 26 000 светлинни години от Земята, е затъмнен от прах, така че телескопите с видима светлина не могат да изучават обекта. Докато радиовълните от централния регион на Галактиката могат да проникнат в праха, те се разпръскват от турбулентно заредена плазма в пространството по протежение на зрителната линия към Земята. Това разсейване беше осуетено по-ранните опити за измерване на размера на централния обект, точно както мъглата размива отблясъците на далечни фарове.
„След 30 години радиотелескопите най-накрая вдигнаха мъглата и можем да видим какво се случва“, казва Хайно Фалке от Радио обсерваторията на Уестерборк в Холандия, друг член на изследователския екип.
Светлият радиоизлъчващ обект би се побрал точно в рамките на пътя на земната орбита около Слънцето, казаха астрономите. Според тях самата черна дупка е с дължина около 14 милиона мили и лесно би се побрала в орбитата на Меркурий. Черните дупки са концентрации на материя, толкова плътни, че дори светлината не може да избяга от мощната им гравитация.
Новите наблюдения на VLBA предоставиха на астрономите най-добрия си поглед досега на система с черна дупка. „Много по-близо сме да видим ефектите на черна дупка върху околната среда тук, отколкото където и да е другаде“, каза Боуър.
Смята се, че централната черна дупка на Млечния път, подобно на по-масивните му братовчеди в по-активни галактически ядра, се черпи от материал от обкръжението й и в процеса на захранване на радиовълните. Въпреки че новите наблюдения на VLBA не дават окончателен отговор за естеството на този процес, те помогнаха да се изключат някои теории, каза Bower. Въз основа на най-новата работа, обясни той, най-добрите останали теории за естеството на радиоизлъчващия обект са струи от субатомни частици, подобни на тези, наблюдавани в радио галактиките; и някои теории, включващи ускоряване на материята близо до ръба на черната дупка.
Докато астрономите изучавали Стрелец А * на по-високи и по-високи радиочестоти, видимият размер на обекта става по-малък. Този факт също каза, че Бауър помогна да се изключат някои идеи от природата на обекта. Намаляването на наблюдавания размер с увеличаване на честотата или по-късата дължина на вълната също дава на астрономите мъчителна цел.
"Смятаме, че евентуално можем да наблюдаваме при достатъчно къси дължини на вълната, че ще видим прекъсване, когато достигнем размера на самата черна дупка", каза Бауър. Освен това той каза, „в бъдещи наблюдения се надяваме да видим„ сянка “, хвърлена от гравитационния ефект на лещите на много силната гравитация на черната дупка.“
През 2000 г. Фалке и неговите колеги предложиха подобно наблюдение на теоретични основания и сега изглежда възможно. „Представянето на сянката на хоризонта на събитията в черната дупка вече е на разположение, ако работим достатъчно усилено през следващите години“, добави Фалке.
Друго заключение, на което учените стигат, е, че „общата маса на черната дупка е много концентрирана“, според Бауър. Новите наблюдения на VLBA осигуряват, според него, „най-прецизното локализиране на масата на свръхмасивна черна дупка досега“. Прецизността на тези наблюдения позволява на учените да кажат, че маса от най-малко 40 000 слънца трябва да пребивава в пространство, съответстващо на размера на земната орбита. Тази цифра обаче представлява само долна граница на масата. Най-вероятно, според учените, цялата маса на черната дупка - равна на четири милиона слънца - е концентрирана добре в зоната, обхваната от радиоизлъчващия обект.
За да направят своето измерване, астрономите трябваше да преминат в мъчителни дължини, за да заобиколят ефекта на разсейване на плазмената „мъгла“ между Стрелец А * и Земята. „Трябваше да натискаме техниката си наистина силно“, каза Бауър.
Бауър оприличи задачата на „да се опита да види жълтото си гумено пате през матираното стъкло на кабината за душ“. Правейки много наблюдения, като запазват само най-висококачествените данни и математически премахват разсейващия ефект на плазмата, учените успяха да направят първото в историята измерване на размера на Стрелец А *.
В допълнение към Бауър и Фалке, изследователският екип включва Робин Хернщайн от Колумбийския университет, Джун-Хуй Джао от Харвард-Смитсонианския център за астрофизика, Милър Гос от Националната обсерватория по радиоастрономия и Доналд Бекър от Калифорнийския Беркли. Фалке също е доцент в университета в Неймеген и гостуващ учен в Института за радиоастрономия Макс-Планк в Бон, Германия.
Стрелец А * е открит през февруари 1974 г. от Брус Балик, сега в Университета на Вашингтон, и Робърт Браун, понастоящем директор на Националния център по астрономия и йоносфера в Корнелския университет. Безопасно е показано, че е центърът на Млечния път, около който се върти останалата част от Галактиката. През 1999 г. Марк Рийд от Харвард-Смитсонов център за астрофизика и неговите колеги използваха наблюдения VLBA на Стрелец А *, за да открият движението на Земята в орбита около центъра на Галактиката и определиха, че нашата Слънчева система отнема 226 милиона години, за да направи една верига около Galaxy.
През март 2004 г. 55 астрономи се събраха в Националната обсерватория за радиоастрономия в Зелената банка, Западна Вирджиния, за научна конференция по случай откриването на Стрелец А * в Зелената банка преди 30 години. На тази конференция учените разкриха възпоменателна плоча на един от телескопите за откриване.
Много дългият изходен масив, част от Националната обсерватория за радиоастрономия, е система за радиотелескоп, широк за целия континент, с 10, 240-тонни антени, вариращи от Хаваи до Карибите. Той осигурява най-голямата разрешаваща сила или способност да виждате фини детайли на всеки телескоп в астрономията, на Земята или в Космоса.
Националната радиоастрономическа обсерватория е съоръжение на Националната научна фондация, управлявано по споразумение за сътрудничество от Associated Universities, Inc.
Оригинален източник: NRAO News Release
