Получены самые детальные снимки окрестностей черной дыры в центре нашей Галактики

В самом центре Млечного Пути находится компактный источник Стрелец A* (Sgr A), излучающий во всех диапазонах волн. Считается, что это сверхмассивная черная дыра массой около 4,3 миллиона масс Солнца, окруженная даже более тяжелым и горячим облаком падающей в нее материи. Еще дальше вращаются звезды скопления Стрельца А*, которые удерживаются гравитацией черной дыры. Орбиты этих S-звезд проходят так близко к дыре, что некоторые успевают совершить полный оборот за пару десятков наших лет.

В двух новых статьях (1, 2), опубликованных в журнале Astronomy & Astrophysics, представлены результаты самых точных на сегодня наблюдений звездного скопления Стрельца А*. В числе авторов — немецкий астрофизик Рейнхард Генцель, который в 2020 году получил Нобелевскую премию за открытие Sgr A*. Оно было сделано на основе как раз таких данных: долгого и тщательного отслеживания траекторий звезд, движения которых указали на размеры и массу центрального объекта.

На этот раз ученые воспользовались работающими в Чили телескопами Европейской южной обсерватории (ESO) для более точных наблюдений. Их проводили с марта по июль 2021 года Информация со всех четырех 8,2-метровых инструментов объединялась с помощью интерферометра GRAVITY. Кроме того, астрономы взяли в расчет данные, ранее полученные обсерваториями VLTI, Кека и Гемини. В результате удалось достичь в 20 раз лучшего разрешения, чем было доступно до сих пор.

Наиболее экстремальным оказалось поведение звезды S29: при самом тесном сближении она прошла всего в 13 миллиардах километров от черной дыры, лишь втрое дальше, чем Плутон — от Солнца. Ее орбитальная скорость превышает 8700 километров в секунду (почти три процента скорости света) — это можно назвать рекордом. Кроме того, наблюдения позволили заметить новую сравнительно тусклую S-звезду, получившую название S300.

Но главное — движения звезд помогли уточнить массу центральной черной дыры и расстояние до нее. Оба значения прекрасно согласуются с имеющимися оценками: около 4,3 миллиона масс Солнца и порядка 27 тысяч световых лет. Наконец, наблюдения показали, что в окрестностях черной дыры нет никакой дополнительной скрытой массы. Ни присутствие других черных дыр, ни другие гравитирующие объекты больше не искажают траектории S-звезд, а значит, в целом структура центра Млечного Пути нам известна полностью.