Вселенная. Краткий путеводитель по пространству и времени: от Солнечной системы до самых далеких галактик и от Большого взрыва до будущего Вселенной

Благодаря наблюдениям движения звезд вокруг черной дыры под действием ее притяжения удалось определить ее массу с высокой точностью. Однако в масштабах Галактики масса этой черной дыры мала, а поэтому она оказывает влияние на звездную динамику лишь в своих ближайших окрестностях.

Масса черной дыры в центре нашей Галактики – около 4 млн масс Солнца. Размер горизонта (радиус Шварцшильда) должен составлять чуть менее 0,1 a.е.

Радиоастрономические наблюдения позволяют оценить размер источника. В настоящее время удалось «подобраться» к черной дыре на расстояние всего лишь в несколько ее диаметров. Работа системы телескопов Event Horizon Telescope должна позволить пронаблюдать область непосредственно вблизи горизонта событий.

Sgr A* является относительно слабым источником.

Несмотря на большую массу, источник является относительно слабым. В спокойном состоянии полная светимость Sgr A* во всех диапазонах всего лишь раз в сто превосходит солнечную. Напомним, что при массе 4 млн масс Солнца предельная (эддингтоновская) светимость (см. раздел 7.2 «Кандидаты в черные дыры в тесных двойных системах») составляет примерно 100 млрд светимостей Солнца. Низкая светимость связана как с низким темпом аккреции (около одной стомиллионной массы Солнца в год), так и с низкой эффективностью выделения энергии (энергия уносится под горизонт черной дыры).

Иногда Sgr A* демонстрирует вспышки, наблюдаемые в разных диапазонах. В рентгеновских лучах вспышки происходят примерно раз в день (частота их появления меняется со временем). В период сильных всплесков полная светимость может возрастать на пару порядков. Наблюдались единичные примеры вспышек, когда светимость достигала почти миллиона светимостей Солнца.

Однако в прошлом активность нашей сверхмассивной черной дыры могла быть значительно выше. Первым аргументом в пользу этого стало открытие Михаилом Ревнивцевым с соавторами в 2004 г. рентгеновского излучения от молекулярного облака Sgr B2, находящегося в 400 световых годах от Sgr A*. Общепринятое объяснение этого излучения состоит в том, что примерно 400 лет назад (без учета того, что свет от центра Галактики до нас идет примерно 25 000–27 000 лет) сверхмассивная черная дыра была существенно более мощным источником рентгеновского излучения. Это излучение добралось до облака Sgr B2 и накачало его энергией, которую облако постепенно высвечивает.

Другим открытием, связанным с прошлой активностью Sgr A*, стало обнаружение в 2010 г. с помощью наблюдений космической гамма-обсерваторией Fermi («Ферми») гигантских пузырей в центре Галактики – так называемых пузырей Ферми (Fermi Bubbles). Размер пузырей, тянущихся в обе стороны от плоскости Галактики, сопоставим с расстоянием от Солнца до Sgr A*. Считается, что они могли быть сформированы мощным энерговыделением центральной черной дыры, произошедшим несколько миллионов лет назад.

Активность Sgr A* иногда существенно возрастает.

Пока не существует прямого подтверждения, что Sgr A* – это именно черная дыра. Однако аргументы против всех предложенных альтернатив достаточно сильны. Например, природу центрального источника нельзя объяснить скоплением отдельных слабосветящихся тел вроде старых нейтронных звезд или белых карликов. Анализ показал, что любая столь массивная и компактная система достаточно быстро сколлапсирует в черную дыру.

Важным аргументом в пользу интерпретации природы источника Sgr A* как черной дыры служит тот факт, что мы не видим излучения от контакта с гипотетической поверхностью. Все наблюдаемое излучение, судя по его спектральным свойствам, возникает в падающем потоке. Излучение от контакта с поверхностью должно было бы превосходить излучение потока для всех известных типов объектов, кроме черных дыр, но его не видно.

В ближайшем будущем с помощью наблюдений со сверхдлинной базой (VLBI) в радиодиапазоне на высоких частотах (субмиллиметровый диапазон) можно будет проверить важное предсказание – «тень черной дыры». Расчеты показали, что вращающаяся черная дыра с источником излучения вокруг нее будет иметь характерный вид. Чтобы это увидеть, необходимо достичь углового разрешения, позволяющего рассмотреть детали с размерами порядка радиуса горизонта. Параметры системы Event Horizon Telescope позволяют надеяться на регистрацию этого эффекта в ближайшее время. Более детальные данные по свойствам «тени» позволят проверять теории гравитации и альтернативы черным дырам.

8.6. Спутники Галактики. Местная группа