Серце нашої Галактики пульсує таємничим сигналом

Порівняно з деякими іншими галактиками, надмасивна чорна діра в центрі Чумацького Шляху не є особливо активною. Це не поглинання маси матеріалу і не вибухання гігантських струменів плазми в космос. Проте навіть відносно мирна надмасивна чорна діра є диким, диким звіром, і наша власна – на ім’я Стрілець A* – була зафіксована як робить деякі досить дивні речі. А тепер є новий: астрофізики Густаво Магалланес-Гуйхон і Серхіо Мендоза з Національного автономного університету Мексики зафіксували його… пульсування.

Кожні 76 хвилин, як годинник, коливається потік гамма-випромінювання Sgr A*. За словами дослідників, це схоже за періодичністю на зміни в радіо- та рентгенівському випромінюванні чорної діри, що свідчить про орбітальний рух чогось, що шалено обертається навколо чорної діри.

Самі чорні діри не випромінюють випромінювання, яке ми зараз можемо виявити. Вони темніші за темні тіні, невидимі для телескопів, за допомогою яких ми досліджуємо світло, що тече через Всесвіт. Але простір навколо них – інша справа. У екстремальному гравітаційному режимі за межами горизонту подій чорної діри може статися багато чого.

З регіону Стрільця A* випромінюється світло з різними довжинами хвиль, і сила цього світла значно змінюється з часом. І принаймні в деяких із цих довжин хвиль астрономи розгледіли закономірність. Відповідно до статті, опублікованої у 2022 році, радіохвилі коливаються в межах приблизно 70 хвилин. І стаття 2017 року показала періодичність 149 хвилин, що лежить в основі рентгенівських спалахів чорної діри. Це приблизно вдвічі перевищує періодичність коливань радіо, а тепер і гамма-випромінювання.

Лише нещодавно, у 2021 році, гамма-випромінювання було впевнено пов’язане з Sgr A*. Магалланес-Гійон і Мендоса подумали, що в даних гамма-випромінювання можуть ховатися якісь секрети, тому вони взялися за їх аналіз. Вони взяли загальнодоступні дані, записані космічним гамма-телескопом Фермі в період з червня по грудень 2022 року, обробили їх і провели пошук періодичних моделей. Знайшли одного. Кожні 76,32 хвилини, згідно з їхніми результатами, Sgr A* випускає спалах гамма-випромінювання – найенергетичніший діапазон довжин хвиль світла у Всесвіті.

Подібність із періодичністю радіо- та рентгенівських спалахів свідчить про спільну причину. Дослідники кажуть, що радіоспалах має більш-менш таку ж періодичність, як і гамма-спалах. Рентгенівський спалах на 149 хвилині має подвійну періодичність; це навряд чи є збігом, припускаючи, що його періодичність є гармонікою гамма- та радіоперіодичності.

Оскільки сама чорна діра не випромінює випромінювання, а така регулярна повторювана періодичність часто є ознакою орбітального руху, фізичний механізм, ймовірно, є чимось, що обертається навколо чорної діри. У документі 2022 року було зроблено висновок, що щось, ймовірно, є згустком гарячого газу, який утримується потужним магнітним полем, яке піддає частинки синхротронному прискоренню, випромінюючи при цьому випромінювання.

Ця пляма має орбітальну відстань від Sgr A*, подібну до орбіти Меркурія навколо Сонця. Але, маючи орбітальний період від 70 до 80 хвилин, він рухається на шалено високих швидкостях, приблизно 30 відсотків швидкості світла.

Магалланес-Гійон і Мендоза кажуть, що їхні результати узгоджуються з такою інтерпретацією радіоданих, припускаючи, що згусток газу випромінює на кількох довжинах хвиль. Згідно з теорією, під час обертання ця пляма випускає енергетичні спалахи. Коли він охолоджується, він сильніше світиться в радіосвітлі. Відкриття гамма-спалахів підтверджує цю модель.

Однак ще є деякі деталі, які потрібно виправити. Чорні діри, як відомо, важко досліджувати, і Sgr A* не є винятком. Подальші спостереження на різних довжинах хвиль можуть допомогти пролити більше світла (хар-хар) на темне та таємниче серце нашого Чумацького Шляху.