Астрономы, использующие Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую решетку (ALMA), обнаружили квазипериодические мерцания в миллиметровом диапазоне от центра Млечного Пути, Стрельца (Sgr) A. Команда интерпретировала эти вспышки как из-за вращения радиопятен, вращающихся вокруг сверхмассивной черной дыры с радиусом орбиты меньше, чем у Меркурия. Это интересный ключ к исследованию пространства-времени с экстремальной гравитацией.
«Известно, что Sgr A иногда вспыхивает на миллиметровой длине волны», - говорит Юхей Ивата, ведущий автор статьи, опубликованной в Astrophysical Journal Letters, и аспирант Университета Кейо в Японии.«На этот раз с помощью ALMA мы получили качественные данные вариации интенсивности радиоволн Sgr A в течение 10 дней по 70 минут в сутки. Затем мы обнаружили два тренда: квазипериодические вариации с характерным временным масштабом 30 минут и часовые медленные вариации."
Астрономы предполагают, что в центре Sgr A находится сверхмассивная черная дыра с массой в 4 миллиона солнц. Вспышки Sgr A наблюдались не только в миллиметровом диапазоне, но также в инфракрасном и рентгеновском диапазонах. Однако вариации, обнаруженные с помощью ALMA, намного меньше, чем те, которые были обнаружены ранее, и возможно, что эти уровни небольших вариаций всегда имеют место в Sgr A.
Сама по себе черная дыра не производит никакого излучения. Источником излучения является раскаленный газовый диск вокруг черной дыры. Газ вокруг черной дыры не направляется прямо в гравитационный колодец, а вращается вокруг черной дыры, образуя аккреционный диск.
Команда сосредоточилась на коротких временных вариациях и обнаружила, что период вариаций в 30 минут сравним с периодом обращения самого внутреннего края аккреционного диска с радиусом 0.2 астрономические единицы (1 астрономическая единица соответствует расстоянию между Землей и Солнцем: 150 миллионов километров). Для сравнения, Меркурий, самая внутренняя планета Солнечной системы, вращается вокруг Солнца на расстоянии 0,4 астрономической единицы. Учитывая колоссальную массу в центре черной дыры, ее гравитационное воздействие также чрезвычайно велико в аккреционном диске.
«Это излучение может быть связано с некоторыми экзотическими явлениями, происходящими в непосредственной близости от сверхмассивной черной дыры», - говорит Томохару Ока, профессор Университета Кейо.
Их сценарий следующий. Горячие точки спорадически образуются в диске и вращаются вокруг черной дыры, излучая сильные миллиметровые волны. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, излучение значительно усиливается, когда источник движется к наблюдателю со скоростью, сравнимой со скоростью света. Скорость вращения внутреннего края аккреционного диска достаточно велика, поэтому возникает этот необычный эффект. Астрономы считают, что это является причиной кратковременной вариации миллиметрового излучения Sgr A.
Команда предполагает, что изменение может повлиять на попытки сделать изображение сверхмассивной черной дыры с помощью телескопа горизонта событий. «В целом, чем быстрее движение, тем сложнее сфотографировать объект», - говорит Ока. «Вместо этого изменение самого излучения дает убедительное представление о движении газа. Мы можем стать свидетелями самого момента поглощения газа черной дырой в ходе долгосрочной кампании мониторинга с помощью ALMA». Исследователи стремятся получить независимую информацию, чтобы понять загадочную среду вокруг сверхмассивной черной дыры.