Через несколько лет можно будет оценить параметры супермассивной черной дыры, которая, вероятно, находится в центре нашей Галактики, – заявляют российские и зарубежные ученые. Применяемое для этого измерение релятивистских эффектов также поможет получить распределение плотности масс звездных скоплений и темного вещества вблизи центра Галактики.
В центре нашей Галактики находится компактный радиоисточник Стрелец А* (SGR A*), излучающий также в инфракрасном, рентгеновском и других диапазонах. Астрономы с 1960 года занимаются изучением этого объекта и пришли к выводу, что он, по-видимому, представляет собой сверхмассивную черную дыру – в четыре миллиона раз тяжелее массы Солнца. Сегодня ученые разрабатывают новые подходы к изучению этого объекта.
Физические характеристики, такие как масса и параметры вращения черных дыр, обычно рассчитываются через взаимодействие черной дыры с вращающимися вокруг нее звездами. Для этого исследуется взаимодействие звезды с черной дырой в периастре (ближайшей к черной дыре точке орбиты) и апоастре (наиболее удаленной от неё точке). Однако, когда звезда находится в апоастре, на ее взаимодействие с черными дырами оказывают влияние звездные скопления и темная материя, находящиеся вблизи черной дыры. Поэтому точность этого метода очень низкая.
Александр Захаров, сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики и Объединенного института ядерных исследований вместе с коллегами из университета Саленто, Италия, Центра изучения космической радиации, Франция, и Национального университета науки и технологии Пакистана описывают возможность использования метода ретро-линзирования самых ярких звездных скоплений вблизи черной дыры.
Линзой в астрономии называется объект, способный изменять направление света благодаря гравитационному полю. По характеру искажения потока квантов света можно судить о распределении плотности и массы вещества астрономического объекта. Джон Виллер, один из создателей атомной бомбы, человек, который ввел термин «черная дыра» предложил рассматривать черные дыры как ретро-линзы. Это означает, что при попадании на них света черные дыры закручивают часть светового потока вокруг себя, а потом отражают его в обратном направлении. При этом возникает тусклое изображение источника света и светящееся кольцо вокруг черной дыры. Уже несколько лет ученые ищут методы исследования черной дыры в центре нашей Галактики, опираясь на подход, предложенный Виллером.
Край черной дыры постоянно захватывает фотоны. При этом излучение вокруг черной дыры меняется в зависимости от направления вращения влетающих фотонов. Если оно сонаправлено с направлением вращения черной дыры, то излучение смещается в красный диапазон, а если обратно направлено – то в голубой. Ученые считают, что с помощью нового телескопа NGST в сантиметровом диапазоне можно будет обнаружить ретро-линзированное изображение звезды S2, вращающейся по орбите вокруг Стрельца А, и, таким образом, узнать направление его вращения. Они надеются, что в будущем с помощью телескопов высокого разрешения в радио- и рентгеновском диапазоне удастся получить информацию о вращении черной дыры простым измерением спектра изображения ретро-линзы.
Астрофизики считают, что с появлением инструментов с лучшим разрешением в радиодиапазоне станет также возможным измерение формы тени сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики. Однако ученые пишут, что на измерение параметров только двух звезд, вращающихся вокруг черной дыры, понадобится 19 лет, а на измерение параметров пяти звезд, которое бы позволило получить информацию также о скоплениях звезд и темного вещества в этой области Вселенной – целых 50 лет. До сих пор данных всё ещё недостаточно даже для того, чтобы считать доказанным, что радиоисточник Стрелец А* действительно является сверхмассивной черной дырой. Но по крайней мере, когда более точные телескопы будут построены, астрофизики уже будут знать, что с ними делать.
В центре нашей Галактики находится компактный радиоисточник Стрелец А* (SGR A*), излучающий также в инфракрасном, рентгеновском и других диапазонах. Астрономы с 1960 года занимаются изучением этого объекта и пришли к выводу, что он, по-видимому, представляет собой сверхмассивную черную дыру – в четыре миллиона раз тяжелее массы Солнца. Сегодня ученые разрабатывают новые подходы к изучению этого объекта.
Физические характеристики, такие как масса и параметры вращения черных дыр, обычно рассчитываются через взаимодействие черной дыры с вращающимися вокруг нее звездами. Для этого исследуется взаимодействие звезды с черной дырой в периастре (ближайшей к черной дыре точке орбиты) и апоастре (наиболее удаленной от неё точке). Однако, когда звезда находится в апоастре, на ее взаимодействие с черными дырами оказывают влияние звездные скопления и темная материя, находящиеся вблизи черной дыры. Поэтому точность этого метода очень низкая.
Александр Захаров, сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики и Объединенного института ядерных исследований вместе с коллегами из университета Саленто, Италия, Центра изучения космической радиации, Франция, и Национального университета науки и технологии Пакистана описывают возможность использования метода ретро-линзирования самых ярких звездных скоплений вблизи черной дыры.
Линзой в астрономии называется объект, способный изменять направление света благодаря гравитационному полю. По характеру искажения потока квантов света можно судить о распределении плотности и массы вещества астрономического объекта. Джон Виллер, один из создателей атомной бомбы, человек, который ввел термин «черная дыра» предложил рассматривать черные дыры как ретро-линзы. Это означает, что при попадании на них света черные дыры закручивают часть светового потока вокруг себя, а потом отражают его в обратном направлении. При этом возникает тусклое изображение источника света и светящееся кольцо вокруг черной дыры. Уже несколько лет ученые ищут методы исследования черной дыры в центре нашей Галактики, опираясь на подход, предложенный Виллером.
Край черной дыры постоянно захватывает фотоны. При этом излучение вокруг черной дыры меняется в зависимости от направления вращения влетающих фотонов. Если оно сонаправлено с направлением вращения черной дыры, то излучение смещается в красный диапазон, а если обратно направлено – то в голубой. Ученые считают, что с помощью нового телескопа NGST в сантиметровом диапазоне можно будет обнаружить ретро-линзированное изображение звезды S2, вращающейся по орбите вокруг Стрельца А, и, таким образом, узнать направление его вращения. Они надеются, что в будущем с помощью телескопов высокого разрешения в радио- и рентгеновском диапазоне удастся получить информацию о вращении черной дыры простым измерением спектра изображения ретро-линзы.
Астрофизики считают, что с появлением инструментов с лучшим разрешением в радиодиапазоне станет также возможным измерение формы тени сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики. Однако ученые пишут, что на измерение параметров только двух звезд, вращающихся вокруг черной дыры, понадобится 19 лет, а на измерение параметров пяти звезд, которое бы позволило получить информацию также о скоплениях звезд и темного вещества в этой области Вселенной – целых 50 лет. До сих пор данных всё ещё недостаточно даже для того, чтобы считать доказанным, что радиоисточник Стрелец А* действительно является сверхмассивной черной дырой. Но по крайней мере, когда более точные телескопы будут построены, астрофизики уже будут знать, что с ними делать.
Обсуждения Изучение черных дыр