Piena ceļa centrā atrodas gandrīz neiedomājami milzīgs melnais caurums. Bet, protams, neviens tādu nekad nav redzējis (kaut kā, vairāk par to vēlāk): tas viss ir balstīts uz citiem pierādījumiem, nevis tiešiem novērojumiem.
Piena Ceļa SMBH sauc par Strēlnieku A * (Agr. A *), un tas ir apmēram 4 miljonus reižu masīvāks nekā Saule. Zinātnieki zina, ka tas tur ir, jo mēs varam novērot tā ietekmi uz matēriju, kas tai ir pārāk tuvu. Tagad mums ir viens no labākajiem skatiem uz Sgr. A *, pateicoties zinātnieku komandai, kas izmanto metodi, ko sauc par interferometriju.
Kā Sgr. A * spēcīgais gravitācijas spēks ievelk tajā gāzi un putekļus, gāze un putekļi virpuļo ap caurumu. Kaut kā tiek izstarots milzīgs enerģijas daudzums, ko astronomi var redzēt. Bet astronomi nav precīzi pārliecināti, kas izdala šo enerģiju. Vai tas nāk no virpuļojošā materiāla? Vai arī tas nāk no materiālu strūklas, kas šauj prom no cauruma?
"Par Sgr A * starojuma avotu tiek diskutēts gadu desmitiem ilgi."
Maikls Džonsons no Astrofizikas centra | Hārvarda un Smitsona (CfA)
"Par Sgr A * starojuma avotu tiek diskutēts gadu desmitiem ilgi," saka Maikls Džonsons no Astrofizikas centra | Hārvarda un Smitsona (CfA). “Daži modeļi paredz, ka starojums rodas no materiāla diska, ko norij melnais caurums, bet citi to attiecina uz materiāla strūklu, kas izšauj no melnā cauruma. Ja nav asāka skata uz melno caurumu, mēs nevaram izslēgt nevienu iespēju. ”
Tātad melno caurumu izpratne nozīmē, ka astronomiem skaidrāk jāredz urbuma reģions. Bet notikumi Sgr. A * aizēno vienreizējie elektronu mākoņi starp mums un galaktikas centru. Un šie mākoņi aizmiglo un izkropļo mūsu skatu uz melno caurumu.
Astronomu komandai ir izdevies ielūkoties šajos elektronu mākoņos, lai skaidrāk redzētu, kas notiek Sgrē. A *. Komandu vada
Radboudas universitātes doktorante Sāra Issaouna, kā arī Sgr. A * apkārtnē viņi paļāvās uz paņēmienu, ko sauc par ļoti garu sākotnējo interferometriju (VLBI).
Rezultāts? Viens no mūsu skaidrākajiem attēliem par to, kas notiek mūsu galaktikas supermasīvajā melnajā caurumā.
Interferometrija ir vairāku teleskopu apvienošanas paņēmiens, lai efektīvāk attēlotu tālu esošo objektu. Jo attālāk ir diapazoni, jo garāka ir bāzes līnija un jo lielāka ir efektīvā apertūra. Izmantojot VLBI, kas izmantots šajā pētījumā, atsevišķi teleskopi aptver visu pasauli, izveidojot milzīgu virtuālā teleskopa veidu.
Bet ir bijuši arī citi interferometri, un viņi neredzēja Sgr. A * tas skaidri. Šī pētījuma komanda veica vēl vienu progresu interferometrijas jomā. Viņi aprīkoja jaudīgo ALMA (Atacama Large Millimeter Array) Čīlē ar jaunu elektroniku, ko sauc par fāzes sistēmu. Tas ļāva ALMA, kas jau ir interferometrs, pievienoties vēl 12 citu teleskopu tīklam ar nosaukumu GMVA (globālais 3 mm VLBI masīvs). Kā norāda nosaukums, GMVA jau ir ļoti garš bāzes interferometrs. Tātad GMVA pievienošanās ALMA rada sava veida Super VLBI.
“… Mēs skatāmies uz šo zvēru no ļoti īpaša viedokļa.”
Heino Falcke, Radboud universitātes radioastronomijas profesore.
“Pati ALMA ir vairāk nekā 50 radio trauku kolekcija. Jaunās ALMA fāzēšanas sistēmas burvība ir ļaut visiem šiem ēdieniem darboties kā vienam teleskopam, kura viena trauka jutīgums ir lielāks par 75 metriem. Šī jutība un tā atrašanās vieta Andu kalnos padara to lieliski piemērotu šim Sgr A * pētījumam, ”saka Shep Doeleman no CfA, kurš bija ALMA Fāzēšanas projekta galvenais izmeklētājs.
“Pārrāvumu attēla kvalitātē izraisīja divi faktori,” skaidro Lindy Blackburn, CfA radioastronoms. "Novērojot augstās frekvencēs, starpzvaigžņu materiāla attēla bojājums nebija tik nozīmīgs, un, pievienojot ALMA, mēs divkāršojām sava instrumenta izšķirtspēju."
Ko zinātnieki ir iemācījušies no šīs inovācijas? Kā šie augstākie attēli ir palīdzējuši viņiem saprast mūsu supermasīvo melno caurumu Sgr. A *?
Jaunie attēli parāda, ka Sgr A * starojumam ir simetriska morfoloģija un tas ir mazāks, nekā paredzēts - tas izstaro tikai 300 miljonus grādu. "Tas var liecināt par to, ka radio emisija tiek radīta piepūšamās gāzes diskā, nevis ar radio strūklu," skaidro Issaoun, kurš pārbaudīja datoru simulācijas pret attēliem. “Tomēr tas padarītu Sgr A * par izņēmumu, salīdzinot ar citiem radio izstarojošajiem melnajiem caurumiem. Alternatīva varētu būt tāda, ka radio strūkla ir vērsta gandrīz tieši uz mums. ”
Par Sgr izstaroto enerģiju notiek daudz diskusiju. A * un neatkarīgi no tā, vai tas ir virpuļojošs, sakarsēts materiāls ieskrējiena diskā vai no materiāla strūklām, kas vērstas no urbuma. Tas varētu būt atkarīgs no mūsu viedokļa.
Issaoun vadītājs ir Heino Falcke, Radboud universitātes radioastronomijas profesors. Falcke bija pārsteigts par šo rezultātu, un pagājušajā gadā Falcke būtu uzskatījis šo jauno reaktīvo modeli par neticamu. Bet nesen cits pētnieku kopums nonāca pie līdzīga secinājuma, izmantojot ESO ļoti liela teleskopa interferometru ar optisko teleskopu un neatkarīgu paņēmienu. "Varbūt tas tā ir galu galā," secina Falcke, "un mēs skatāmies uz šo zvēru no ļoti īpaša skatu punkta."
Astronomi nepabeidz Sgr. A * vēl. Viņi plāno labāk un labāk apskatīt supermasīvo melno caurumu. “Pirmie Sgr A * novērojumi 86 GHz frekvencē tika veikti pirms 26 gadiem, tikai ar nedaudziem teleskopiem. Gadu gaitā datu kvalitāte ir nepārtraukti uzlabojusies, jo pievienojas vairāk teleskopu, ”saka J. Antons Zensuss, Maksas Plankas radioastronomijas institūta direktors.
Nākamais ir Event Horizon teleskops.
EHT ir starptautiska sadarbība, kuras mērķis ir izpētīt melnā cauruma tiešo apkārtni. Tas nav viens teleskops, bet drīzāk saistīta radioteleskopu sistēma visā pasaulē, kas visi strādā kopā, izmantojot interferometriju. Izmērot elektromagnētisko enerģiju no apgabala, kas ieskauj melno caurumu, ar vairākiem radio šķīvjiem vairākās vietās, var iegūt dažas avota īpašības.
Astronomi četru gadu laikā izmantoja EHT, lai izpētītu supermasīvo melno caurumu Sgr. Šis periods beidzās 2017. gada aprīlī, bet 200 zinātnieku un inženieru komanda joprojām strādā pie datiem. Līdz šim viņi ir izlaiduši tikai datora modeļa attēlu ar to, ko viņi cer redzēt.
Maikls Džonsons ir optimistisks. "Ja ALMA ir tādi paši panākumi, pievienojoties Event Horizon teleskopam vēl augstākās frekvencēs, tad šie jaunie rezultāti parāda, ka starpzvaigžņu izkliedēšana netraucēs mums visu laiku lūkoties līdz melnā cauruma notikumu horizontam."
Komandas rezultāti tika publicēti Astrophysical Journal.
Avoti:
- Preses relīze: Plīvura pacelšana uz melnā cauruma mūsu galaktikas centrā
- Pētniecības raksts: Strēlnieka A * izmērs, forma un izkliede pie 86 GHz: Pirmais VLBI ar ALMA
- Žurnāls “Space”: Lūk, kādi varētu būt pirmie notikuma horizonta attēli
- Wikipedia ieraksts: Strēlnieks A *
- ALMA observatorija
