Карл Гвинн, профессор кафедры физики UCSB, и его коллеги проанализировали изображения, полученные с российского космического корабля «РадиоАстрон». Их результаты опубликованы в текущем выпуске Astrophysical Journal Letters.РадиоАстрон был запущен на орбиту с космодрома Байконур, Казахстан, в июле 2011 года с помощью нескольких миссий, одна из которых заключалась в исследовании рассеяния пульсаров — ядер мертвых звезд — межзвездным газом.
То, что обнаружила команда, побудило их изучить дополнительные наблюдения A-звезды в Стрельце (A *), источника, который отмечает центральную черную дыру Млечного Пути. Стрелец A * виден в радио-, инфракрасном и рентгеновском диапазонах волн.Эта массивная черная дыра, содержащая 4 миллиона солнечных масс, не излучает радиацию, но видна из окружающего ее газа. На газ действует очень сильное гравитационное поле черной дыры.
Длины волн, которые делают Стрельца A * видимым, рассеиваются межзвездным газом вдоль луча зрения так же, как свет рассеивается туманом на Земле.Гвинн и его коллеги обнаружили, что изображения, сделанные RadioAstron, содержат небольшие пятна. «Я был весьма удивлен, обнаружив, что эффект рассеяния дает изображения с небольшими выступами на общем гладком изображении», — объяснил Гвинн. «Мы называем это субструктурой. Некоторые предыдущие теории предсказывали аналогичные эффекты в 1980-х, и довольно спорное наблюдение 1970-х намекало на их присутствие».Чтобы лучше понять субструктуру, Майкл Джонсон, бывший аспирант Гвинна, ныне работающий в Гарвард-Смитсоновском центре астрофизики, провел теоретические исследования.
Он понял, что аномалии можно использовать для определения фактического размера основного источника.
Дополнительные наблюдения, проведенные с использованием системы очень длинных базовых линий — интерферометра, состоящего из 10 идентичных антенн, распределенных по территории Соединенных Штатов, — и 100-метрового телескопа Грин-Бэнк в Западной Вирджинии показали наличие комков на изображении Стрельца A *. Недавние обновления значительно повысили чувствительность этих телескопов. Даже в этом случае следы комков или субструктуры оставались очень слабыми.«Теория и наблюдения позволяют нам делать утверждения о межзвездном газе, ответственном за рассеяние, и об области излучения вокруг черной дыры», — сказал Джонсон. «Оказывается, размер этой области излучения всего в 20 раз больше диаметра горизонта событий, как это было бы видно с Земли. С помощью дополнительных наблюдений мы можем начать понимать поведение в этой экстремальной среде».
Хотя ни одна научная группа не смогла получить полное изображение излучения черной дыры, астрономы сделали выводы о свойствах рассеяния на основе наблюдений на более длинных волнах. «На основе этих данных они могут экстраполировать эти свойства на 1 сантиметр и использовать это, чтобы сделать приблизительную оценку размера источника», — сказал Гвинн. «Мы, кажется, вполне согласны с этой оценкой».Гвинн и его коллеги не только прямо подтвердили эти косвенные выводы о размере Стрельца A *, но и смогли предоставить новую информацию о флуктуациях межзвездного газа, вызывающих рассеяние. Их работа показывает, что спектр межзвездной турбулентности неглубокий.
«Есть разные способы интерпретации наблюдений за рассеянием, и мы показали, что один из них правильный, а другие нет», — сказал соисследователь Юрий Ковалев, ученый проекта РадиоАстрон. «Это будет важно для будущих исследований газа около этой черной дыры. Эта работа является хорошим примером синергии между различными современными исследовательскими инфраструктурами, технологиями и научными идеями».Продолжается дружественная международная гонка, чтобы увидеть, кто первым изобразит выбросы черной дыры и тем самым определит, падает ли газ в черную дыру или выбрасывается в виде струи.«Характер субструктуры кажется случайным, поэтому мы стремимся вернуться назад и подтвердить статистику нашей выборки дополнительными данными», — сказал Гвинн. «Мы также заинтересованы в более коротких длинах волн, где, по нашему мнению, область излучения может быть меньше, и мы можем приблизиться к черной дыре.
Возможно, мы сможем извлечь больше информации, чем просто размер области излучения. Мы могли бы, возможно, уметь сделать простой образ того, как материя падает в черную дыру или выбрасывается из нее. Было бы очень интересно создать такое изображение ».