Галактикамыздың ортасындағы қара құрдым – Сарышаян А*

Кіріспе

Құс жолының ортасындағы супермассивті қара тесік (Starbox astrometry) (dist pc=8277) - Құс жолы галактикасының ортасындағы супермассивті қара тесік. Жерден қарағанда, ол Шаян және Ақсақал шоқжұлдыздарының шекарасына жақын орналасқан, эклиптикадан оңтүстікке қарай шамамен 5,6°, Көкпек шоғырына (M6) және Ламбда Ақсақалға визуалды жақын. Бұл нысан өте жарық және өте тығыз астрономиялық радио көзі болып табылады. Sagittarius A* атауы компактты көзді оның орналасқан үлкен (және әлдеқайда жарық) Sagittarius A (Sgr A) аймағынан ажыратады. Sgr A* 1974 жылы де және Robert L. Brown ашты, ал 1982 жылы Brown жұлдызшаны тағайындады, ол галактика орталығының ең күшті радио сәулеленуі ықшам жылулық емес радио объектіге байланысты болып көрінгенін түсінді. Бірнеше жұлдыздың, әсіресе S2 жұлдызының, Sagittarius A* орбитасын айналдыратын бақылаулары объектінің массасын және радиусының жоғарғы шектерін анықтау үшін пайдаланылды. Астрономдар массасы мен радиусының нақты анықталуына сүйене отырып, Sagittarius A* Құс жолы галактикасының ортасындағы аса ауыр қара тесігі болуы керек деген тұжырымға келді. Оның қазіргі массасы 4,297 миллион күн массасы. 2022 жылдың мамыр айында астрономдар бүкіл әлемде радио обсерваториялар желісі болып табылатын Event Horizon телескобын қолдана отырып, Sagittarius A* шоғырының төңірегіндегі аккрециялық дискінің алғашқы суретін шығарды, оның қара тесік екенін растады. Бұл 2019 жылы Мессье 87 галактикасының супермассивті қара тесігінен кейін қара тесіктің расталған екінші суреті. Деректерді алты географиялық жердегі сегіз радиобайқау орны жинады. Радиосуреттер апертуралық синтез арқылы, әдетте тұрақты көздерді түнгі бақылаудан алынған деректерден жасалады. Sgr A* радиошығымы бірнеше минутқа өзгереді, бұл талдауды қиындатады. Олардың нәтижесі жалпы бұрыштық өлшемін 51.8 береді. Бұл қашықтықта, бұл диаметріне тең. Салыстырмалы түрде Жер Күннен, ал Меркурий Күннен перигелийде орналасқан. Sgr A*-ның өздік қозғалысы оң жақ көтерілу үшін жылына шамамен -2,70 мас және деклинация үшін жылына -5,6 мас. Телескоптың қара тесіктерді өлшеуі Эйнштейннің салыстырмалылық теориясын бұрыннан да қатаң сынады, ал нәтижелер толық сәйкес келеді. 2019 жылы SOFIA ұшағына орнатылған High resolution Airborne Wideband Camera Plus (HAWC+) арқылы жасалған өлшемдер магниттік өрістердің Sagittarius A* айналасындағы газ және шаң сақинасын, температурасы аралығында, орбитаға түсіретінін көрсетті, бұл қара тесік сәулеленуін төмен ұстайды. Астрономдар Sgr A*-ны оптикалық спектрде байқауға мүмкіндік таппады, себебі көз бен Жер арасындағы шаң мен газдың 25 шамаға дейін жарығын сіңіруіне байланысты.

Supermassive black hole at the center of the Milky Way
the black hole

Starbox astrometry
| dist pc=8277), is the supermassive black hole at the Galactic Center of the Milky Way. Viewed from Earth, it is located near the border of the constellations Sagittarius and Scorpius, about 5.6° south of the ecliptic, visually close to the Butterfly Cluster (M6) and Lambda Scorpii. The object is a bright and very compact astronomical radio source. The name Sagittarius A* distinguishes the compact source from the larger (and much brighter) Sagittarius A (Sgr A) region in which it is embedded. Sgr A* was discovered in 1974 by de and Robert L. Brown, and the asterisk was assigned in 1982 by Brown, who understood that the strongest radio emission from the center of the galaxy appeared to be due to a compact non thermal radio object. The observations of several stars orbiting Sagittarius A*, particularly star S2, have been used to determine the mass and upper limits on the radius of the object. Based on mass and increasingly precise radius limits, astronomers have concluded that Sagittarius A* must be the central supermassive black hole of the Milky Way galaxy. The current value of its mass is 4.297 million solar masses. In May 2022, astronomers released the first image of the accretion disk around the horizon of Sagittarius A*, confirming it to be a black hole, using the Event Horizon Telescope, a world wide network of radio observatories. This is the second confirmed image of a black hole, after Messier 87's supermassive black hole in 2019. The data were collected by eight radio observatories at six geographical sites. Radio images are produced from data by aperture synthesis, usually from night long observations of stable sources. The radio emission from Sgr A* varies on the order of minutes, complicating the analysis. Their result gives an overall angular size for the source of 51.8. At a distance of , this yields a diameter of For comparison, Earth is from the Sun, and Mercury is from the Sun at perihelion. The proper motion of Sgr A* is approximately −2.70 mas per year for the right ascension and −5.6 mas per year for the declination. The telescope's measurement of these black holes tested Einstein's theory of relativity more rigorously than has previously been done, and the results match perfectly. In 2019, measurements made with the High resolution Airborne Wideband Camera Plus (HAWC+) mounted in the SOFIA aircraft revealed that magnetic fields cause the surrounding ring of gas and dust, temperatures of which range from , to flow into an orbit around Sagittarius A*, keeping black hole emissions low. Astronomers have been unable to observe Sgr A* in the optical spectrum because of the effect of 25 magnitudes of extinction by dust and gas between the source and Earth.

Акреция бағытында G2 газ бұлтын табу

2002 жылы Құс жолының орталығының суреттерінде ерекше бір нәрсе ретінде алғаш рет байқалған G2 газ бұлты, Жердің массасынан шамамен үш есе ауыр, Sgr A* аккреция аймағына қарай қозғалыста болуы мүмкін екендігі 2012 жылы Nature журналында жарияланған мақалада расталды. Оның орбитасы бойынша болжамдарға сәйкес, бұлт 2014 жылдың басында қара тесікке ең жақын (перинигрикон) нүктесіне жетеді, онда ол оқиғалар көкжиегі радиусынан 3000 еседен астам қашықтықта (немесе ≈260 АЕ, 36 жарық сағаты) болады. G2 2009 жылдан бері ыдырап бара жатқаны байқалды. Бұлтқа тасқындық күштердің әсерінен өзге, 2013 жылдың мамырында G2 перинигриконына дейін, Галактика ортасында орналасқан қара тесіктер мен нейтронды жұлдыздар тобымен бірнеше рет жақын кездесулерді бастан өткеруі мүмкін екендігі айтылды, бұл Құс жолының ортасындағы супермассивті қара тесіктің айналасындағы аймақты зерттеуге көмектесер еді. Sgr A* қара тесігіне аккрецияның орташа деңгейі оның массасы үшін ерекше төмен, сондықтан ол Жерге жақын орналасқандықтан ғана анықталады. Ғлымдар 2013 жылы G2 бұлтының өтуі арқылы материя супермассивті қара тесіктерге қалай жиналатыны туралы көптеген жаңа мәліметтер алуға мүмкіндік болатынын күтті. Осы жақындасуды бірнеше астрономиялық мекемелер бақылады, ал нәтижелері Chandra, XMM, VLA, INTEGRAL, Swift, Fermi телескоптары арқылы расталды, VLT және Keck телескоптарынан қосымша мәліметтер сұралды. Бұл құбылысқа дейін ESO және Лоуренс Ливермор Ұлттық зертханасы (LLNL) топтары симуляциялар жасады. Бұлт қара тесікке жақындағанда, Дарил Хаггард: «Бұл тәжірибеге ұқсайтын нәрсеге ие болу қызықты», – деді және бұл өзара әрекеттесу жаңа ақпарат пен түсініктер беретін эффектілерді тудыруы мүмкін деп үміттенді. Бірақ бұлттың қара тесікке ең жақын келген кезінде және одан кейін ешқандай айқын өзгеріс байқалмады, бұл «атқылаудың» болмауы және «сәтсіздік» деп сипатталды. 2014 жылдың 21 шілдесінде Чилидегі ESO-ның Өте үлкен телескопының бақылауларына негізделген талдау, бұлттың оқшауланған емес, материяның үздіксіз, бірақ сирек ағынындағы тығыз жиынтық болуы мүмкін деген қорытындыға келді, және ол қара тесіктің айналасындағы материя дискісіне кенеттен соққылар тудырмай, тұрақты жел сияқты әсер етеді деп болжалды. Бұл гипотезаны қолдай отырып, 13 жыл бұрын қара тесік жанынан өткен G1 бұлтының орбитасы G2 орбитасына ұқсас болды, бұл екі бұлттың да бір үлкен газ ағынының ішіндегі тығыз жиынтықтар екенін көрсетеді, сондай-ақ G2-нің артынан созылған газ құйрығы да осы ағынның бір бөлігі болуы мүмкін. Андреа Гез және оның әріптестері 2014 жылы G2-нің газ бұлты емес, қара тесіктің айналасында бірге айналып жүрген және өте үлкен жұлдызға біріккен екі жұлдыздан тұратын жұп екенін ұсынды.

First noticed as something unusual in images of the center of the Milky Way in 2002, the gas cloud G2, which has a mass about three times that of Earth, was confirmed to be likely on a course taking it into the accretion zone of Sgr A* in a paper published in Nature in 2012. Predictions of its orbit suggested it would make its closest approach to the black hole (a perinigricon) in early 2014, when the cloud was at a distance of just over 3,000 times the radius of the event horizon (or ≈260 AU, 36 light hours) from the black hole. G2 has been observed to be disrupting since 2009, In addition to the tidal effects on the cloud itself, it was proposed in May 2013 that, prior to its perinigricon, G2 might experience multiple close encounters with members of the black hole and neutron star populations thought to orbit near the Galactic Center, offering some insight to the region surrounding the supermassive black hole at the center of the Milky Way. The average rate of accretion onto Sgr A* is unusually small for a black hole of its mass and is only detectable because it is so close to Earth. It was thought that the passage of G2 in 2013 might offer astronomers the chance to learn much more about how material accretes onto supermassive black holes. Several astronomical facilities observed this closest approach, with observations confirmed with Chandra, XMM, VLA, INTEGRAL, Swift, Fermi and requested at VLT and Keck. Simulations of the passage were made before it happened by groups at ESO and Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). As the cloud approached the black hole, Daryl Haggard said, "It's exciting to have something that feels more like an experiment", and hoped that the interaction would produce effects that would provide new information and insights. Nothing was observed during and after the closest approach of the cloud to the black hole, which was described as a lack of "fireworks" and a "flop". An analysis published on July 21, 2014, based on observations by the ESO's Very Large Telescope in Chile, concluded alternatively that the cloud, rather than being isolated, might be a dense clump within a continuous but thinner stream of matter, and would act as a constant breeze on the disk of matter orbiting the black hole, rather than sudden gusts that would have caused high brightness as they hit, as originally expected. Supporting this hypothesis, G1, a cloud that passed near the black hole 13 years ago, had an orbit almost identical to G2, consistent with both clouds, and a gas tail thought to be trailing G2, all being denser clumps within a large single gas stream. Andrea Ghez et al. suggested in 2014 that G2 is not a gas cloud but rather a pair of binary stars that had been orbiting the black hole in tandem and merged into an extremely large star.