У экстрэмальных умовах у самым сэрцы галактыкі Млечны Шлях могуць адбывацца даволі дзіўныя рэчы.
А пад словам "дзіўны" мы маем на ўвазе амаль няўяўна вар'ят.
Там хаваецца звышмасіўная чорная дзірка, названая Стральцом А*, маса якой прыкладна ў 4,3 мільёна разоў перавышае масу Сонца.
Хоць гэта адносна сціплы паказчык для звышмасіўных чорных дзюр, гравітацыйны рэжым у яе непасрэднай блізкасці правакуе даволі непрадказальныя паводзіны якія насяляюць яе зорак.
І вось зараз астраномы выявілі аб'ект, які засланяе ўсе астатнія.
Як апісана ў новым артыкуле ў часопісе Nature , S301 знаходзіцца на неверагодна хуткай арбіце з перыядам звароту 8,7 гадоў вакол Sgr A *, дасягаючы пікавай хуткасці больш за 25 000 кіламетраў (15 534 міль) у секунду падчас бліжэйшага збліжэння з чорнай дзіркай, на адлегласці, супастаўным з адлегласцю паміж Сатурнам і Солнам.
Гэта складае цэлых 8,5 адсотка ад хуткасці святла – і, нарэшце, гэта досыць блізка, каб правесці вымярэнні, якія могуць расчыніць няўлоўныя ўласцівасці самой Sgr A*, спачатку яе спін, а затым і тое, ці падпарадкоўваецца яна знакамітай тэорыі, якая прадугледжвае, што ў чорных дзюр няма "валасоў".
«"Галактычны цэнтр падобны да выдаленай лабараторыі, а зоркі – вымяральным зондам", – сказаў ScienceAlert астрафізік Фелікс Манг з Інстытута пазаземнай фізікі ім. Макса Планка ў Нямеччыне, удзельнік калабарацыі GRAVITY+, якая аналізавала гэтую зорку.
«Нашы вымярэнні (пры зададзенай дакладнасці) дасягаюць узроўня зоркі, якая максімальна набліжаецца да SgrA*. Зараз, калі ў нас ёсць, у сутнасці, зонд, з дапамогай якога мы можам вымераць крывулю якая верціцца прасторы-часу вакол гэтай масіўнай чорнай дзюры, гэта проста неверагодна крута».
Чорную дзірку ў цэнтры Млечнага шляху няпроста вывучаць. Паколькі чорныя дзюры не выпраменьваюць святла, які мы маглі б выявіць, лепшым інструментам для іх вывучэння з'яўляецца паводзіны навакольных аб'ектаў.
Аб'ект вакол Sgr A * даволі цікавы. Ён акружаны роем зорак, якія рухаюцца па петлепадобных эліптычных арбітах, якія ў мінулым навукоўцы выкарыстоўвалі для вымярэння ўласцівасцяў чорнай дзіркі і праверкі агульнай тэорыі адноснасці ў адной з самых экстрэмальных асяроддзяў, якія мы можам назіраць.
Адна з зорак, S2, аказалася асабліва карыснай.
Яго 16-гадовая арбіта, якая ў 2018 годзе наблізіла зорку на адлегласць 17 светлавых гадзін да цэнтра галактыкі, дазволіла астраномам вымераць гравітацыйнае чырвонае зрушэнне і прэцэсію Шварцшыльда — эфекты, выкліканыя вялізнай масай Sgr A*.
Але S301 выводзіць захапляльныя адчуванні ад паездкі ў чорную дзірку на зусім новы ўзровень.
Яго неверагодна выцягнутая арбіта набліжае яго да Sgr A * прыкладна ў 10 разоў бліжэй, чым да S2, і ён імкліва апускаецца ў гравітацыйную яму чорнай дзіркі, дзе - падобна амерыканскім горкам, рэзка спускаюцца ў прорву - разганяецца да сваёй галавакружнай максімальнай хуткасці, перш чым зноў вылецець вонкі.
І, як і на амерыканскіх горках, цікавасць да гэтага атракцыёну заключаецца не толькі ў максімальнай хуткасці. Важна тое, што адбываецца па дарозе.
У кропцы максімальнага збліжэння, ці перыцэнтры, S301 знаходзіцца досыць блізка да Sgr A*, каб мінуць скрозь саму тканіну прасторы-часу, захапляную чорнай дзіркай пры кручэнні – падобна таму, як уторкнуць відэлец у міску са спагецці і пакруціць яе.
Гэта з'ява вядома як эфект «зацягвання кадра» або эфект Лэнза-Тырынга.
Гэты вярчальны рух павінен вельмі малаважна змяніць арбіту S301. Навукоўцы могуць з высокай дакладнасцю разлічыць, як бы выглядала арбіта S301 без уплыву глыбокага апускання ў вобласць Лэнзэ-Тырынга; параўнанне гэтага прадказанні са змененай рэальнай арбітай дае адпраўную кропку для зваротнага разліку кручэння Sgr A*.
Гэта можа наблізіць нас да праверкі тэарэмы аб адсутнасці валасоў, якая абвяшчае, што для практычна незараджанай чорнай дзюры, ведаючы масу і спін, усе астатнія характарыстыкі яе гравітацыйнага поля павінны быць прадказальныя, зыходзячы толькі з гэтых уласцівасцяў.
«"Наша група ўжо вымерала масу Sgr A * з дакладнасцю да доляй працэнта", – сказаў Манг выданню ScienceAlert.
«"Вывучэнне кручэння стала б наступным крокам у доказе тэарэмы аб адсутнасці валасоў, і ў прыватнасці, кручэння масіўнай чорнай дзіркі – гэта беспрэцэдэнтны выпадак".
Аднаго вымярэння кручэння недастаткова для рашэння гэтага пытання. Але пры дастатковай колькасці назіранняў арбіта S301 у канчатковым выніку можа выявіць яшчэ адну асаблівасць гравітацыйнага поля Sgr A*, званую яго квадрупольным момантам.
Агульная тэорыя адноснасці сапраўды прадказвае, якім павінна быць гэтае вымярэнне, зыходзячы з масы і спіна чорнай дзюры. Калі назіранні супадуць з прадказаннямі, Sgr A * пройдзе сур'ёзную праверку тэарэмы аб адсутнасці валасоў.
Магчыма, у S301 ёсць яшчэ адна неверагодная гісторыя, якую варта расказаць.
Надзвычай выцягнутая арбіта паказвае на тое, што зорка, магчыма, калісьці была часткай падвойнай сістэмы, якая наблізілася заблізка да Sgr A*. У працэсе, вядомым як механізм Хілса, чорная дзірка можа разарваць такую пару, захапіўшы адну зорку на цесную арбіту і выкінуўшы іншую з велізарнай хуткасцю.
Гэта можа растлумачыць, як S301 апынуўся на сваёй цяперашняй экстрэмальнай траекторыі, хаця адной толькі яго арбіты недастаткова для пацверджання гэтага сцэнара.
Выяўленне яго даўно страчанага былога спадарожніка, які аддаляецца ад Галактычнага цэнтра, стала б значна больш важкім доказам.
А паколькі арбіта вельмі кароткая, нам не давядзецца доўга чакаць. S301 зноў дасягне перыцэнтра бліжэй да канца 2031 гады, калі ўплыў кручэння на яго арбіту будзе найболей моцным.
У рамках праекта GRAVITY+ калабарацыя працягне назіранне за S301, а будучы інструмент MICADO на Надзвычай вялікім тэлескопе Еўрапейскай паўднёвай абсерваторыі павінен дапамагчы астраномам рэканструяваць яго рух у трох вымярэннях.
Па тэме: У сэрцы Млечнага шляху можа хавацца нешта значна больш змрочнае, чым чорная дзірка.
У сукупнасці гэтыя назіранні дазволяць камандзе сапраўды вызначыць кручэнне шара Sgr A* на працягу наступнага дзесяцігоддзя.
А ў самых глыбінях Млечнага Шляху могуць хавацца і іншыя скарбы.
«"Мы чакаем, што ў цэнтры Галактыкі існуе больш зорак, падобных S301, і калі мы выявім падобную, гэта яшчэ больш аблегчыць вымярэнне кручэння", – сказаў Манг.
«"Сіла сігналу больш не будзе залежаць толькі ад адноснай арыентацыі восі кручэння чорнай дзюры і арбіты S301".
Вынікі адкрыцця апублікаваны ў часопісе Nature .
Артыкулы ScienceAlert пішуцца, правяраюцца на дакладнасць і рэдагуюцца людзьмі, ніколі не ствараюцца штучным інтэлектам. Не прапусціце ніводнага артыкула, падпішыцеся тут.
Навіны па тэме
-
У будучыні нашае выжыванне можа залежаць ад ядзернага ўдару па астэроідзе, здольнаму знішчыць цэлы горад. Навукоўцы толькі што праверылі, ці спрацуе гэта.
-
Вада выяўлена на дзіўна блізкай адлегласці ад звышмасіўнай чорнай дзіркі нашай галактыкі.
-
Кіпячая вадкасць ва ўмовах амаль бязважкасці здзяйсняе нешта, чаго не чакалі нават навукоўцы.