Монстр в центре галактики. Ученые впервые показали фото черной дыры на Млечном Пути

Ученые обнародовали первое фото гигантской (по-научному - сверхмассивной) черной дыры, притаившейся в самом центре Млечного Пути - нашей галактики.

Масса этого космического объекта под названием Стрелец A* (именно так, со звездочкой) в 4 млн (!) раз превышает массу нашего Солнца.

На снимке видна центральная темная область (центральная депрессия яркости), где и обитает эта черная дыра. Она окружена кольцом яркого света, который излучает перегретый газ, ускоряющийся под воздействием неимоверных гравитационных сил.

Чтобы понять масштабы, это кольцо по размерам сопоставимо с орбитой Меркурия, вращающегося вокруг Солнца - около 60 млн км в поперечнике.

К счастью для землян монстр находится весьма далеко от нас, за 26 тыс. световых лет, так что опасности быть затянутыми в эту дыру нет.

В 2019 году астрономам уже удалось сделать портрет другой сверхмассивной черной дыры - Мессье 87, или просто М 87, которая в тысячу раз превышает массу Стрельца и в 6,5 млрд раз - массу нашего Солнца, однако и находится она дальше, уже в другой галактике.

"Новая фотография - особенная, потому что это "наша" сверхмассивная черная дыра, - гордо заявляет один из учредителей проекта EHT, профессор астрофизики Хейно Фальке. - Эта дыра живет, так сказать, на нашем заднем дворе, и если вы хотите понять, как вообще живут и работают черные дыры, именно она сможет вам об этом рассказать, потому что мы видим ее во всех подробностях".

"Бублик на поверхности Луны"

Сама по себе фотография черной дыры - это уже огромное технологическое достижение. Несмотря на свои колоссальные размеры, Стрелец A* выглядит в небе крошечной точкой, и чтобы детально рассмотреть ее, требуется невероятная степень разрешения.

Для этого в EHT воспользовались технологией под названием радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами (VLBI).

По сути эта технология позволяет использовать сеть разнесенных на большое расстояние радиоантенн, которые вместе образуют радиотелескоп размером со всю нашу планету.

Таким образом угол наблюдаемого космического пространства может быть урезан до микроарксекунд - тысячных долей угловой секунды. Такая узкая направленность настолько повышает остроту зрения, что если бы это был человек, он смог бы рассмотреть бублик на поверхности Луны.

Но даже при такой дальнозоркости, чтобы создать картинку черной дыры из нескольких петабайт (один петабайт равен миллиону гигабайт) собранных данных, понадобились сложные алгоритмы и бесконечные часы компьютерных вычислений.

Собственно говоря, поскольку черная дыра искривляет свет, увидеть можно только ее тень, однако яркость материи, окружающей эту тень и выплескивающейся наружу в кольцо, именуемое аккреционным диском, выдает местоположение самого черного монстра.

Если сравнить снимки Стрельца и М87, на первый взгляд может показаться, что особой разницы между ними нет, но на самом деле это не так.

Наблюдение за обеими черными дырами велось в одно и то же время - в начале 2017 года, однако по сравнению со Стрельцом более массивная M87 выглядела почти статичной.

А вот структура кольца раскаленного газа вокруг Стрельца менялась в тысячу раз быстрее.

Это особенно заметно проявилось в созданных астрофизиками компьютерных моделях, позволяющих вам оказаться как бы в центре нашей галактики и своими глазами (правда, способными видеть в радиодиапазонах) наблюдать за этой черной дырой.

Эти быстрые изменения вокруг Стрельца A* как раз и стали причиной того, что над созданием образа этой черной дыры астрофизики трудились намного дольше, чем в случае с M87, ведь обработка данных потребовала куда больше усилий.

Ученые давно уже подозревали, что сверхмассивные черные дыры предпочитают жить в центре галактик, ведь именно там возникают гравитационные силы, разгоняющие звезды до скорости в 24 тыс. км/c (наше Солнце, для сравнения, "ползет" по галактике со скоростью всего 230 км/с).

Однако награждая в 2020 году астрофизиков Райнхарда Генцеля и Андреу Гез за работу по изучению Стрельца A*, Нобелевский комитет сознательно избегал словосочетания "черная дыра" и упоминал лишь "сверхмассивный компактный объект" на случай, если для этого экзотического феномена найдется какое-то другое объяснение. Однако сегодня все сомнения окончательно отпали.

Уже в августе этого года новый телескоп Джеймс Уэбб (JWST), самый крупный космический телескоп с самым большим зеркалом, обратит свой взор на Стрельца A*.

Правда, у этой орбитальной инфракрасной обсерватории стоимостью 10 млрд долларов не хватит разрешения на то, чтобы напрямую заснять черную дыру и ее аккреционный диск, зато благодаря своим сверхчувствительным инструментам она поможет астрономам детально изучить поведение и свойства сотен звезд вокруг черной дыры.

Ученые даже надеются найти черные дыры размером с обычные звезды и сгустки невидимой, или черной материи в этом регионе Млечного Пути.