Астрономы обнаружили скрытые инфракрасные вспышки от черной дыры в центре Млечного Пути

Первый инфракрасный взгляд на вспышку Sgr A*

Астрономы уже давно изучают вспышки Sgr A* в ближнем инфракрасном, субмиллиметровом и радиодиапазонах. Эти наблюдения позволили составить подробное представление о взаимодействии материала и магнитных полей вокруг черной дыры. Ключевой процесс, известный как магнитное пересоединение, происходит, когда линии магнитного поля разрываются и вновь соединяются, высвобождая огромную энергию. Этот процесс разгоняет электроны почти до скорости света, создавая так называемое синхротронное излучение.

Однако один из важнейших диапазонов длин волн — средний инфракрасный (MIR) — никогда не наблюдался во время вспышек. Этот пробел заставил ученых задуматься: Может ли в этом промежутке происходить что-то важное?

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) наконец восполнил этот пробел. Впервые астрономы наблюдали вспышку в средней инфракрасной области спектра с помощью JWST и вспомогательных наблюдений с помощью субмиллиметрового массива (SMA). Сначала вспышка появилась в инфракрасном диапазоне, а затем, примерно через 10 минут, в субмиллиметровом. Эта последовательность согласуется с существующими синхротронными моделями, подтверждая давно известные теории и одновременно вызывая новые вопросы.

Раскрытие скрытых слоев физики черных дыр

Доктор Себастьяно Д. фон Фелленберг из Института радиоастрономии Макса Планка подчеркнул важность полученных результатов:
«Наше исследование указывает на то, что может существовать связь между наблюдаемой миллиметровой переменностью и наблюдаемой вспышечной эмиссией MIR».

Эта связь устраняет 20-летний разрыв в понимании, как объясняет доктор Джозеф Майкл, соавтор работы и постдоктор NSF в Смитсоновской астрофизической обсерватории: «Уже более 20 лет мы знаем, что происходит в радио- и ближнем инфракрасном диапазонах, но связь между ними никогда не была ясна на 100%. Новое наблюдение в среднем ИК-диапазоне заполняет этот пробел».

Полученные результаты также намекают на новые загадки, которые еще предстоит раскрыть. Магнитное пересоединение и турбулентность в аккреционном диске черной дыры остаются малоизученными, и данное наблюдение открывает новый путь для изучения этих процессов.

Новый рубеж для исследования черных дыр

Sgr A* — не единственная черная дыра, которая может извлечь выгоду из такого многоволнового подхода. M87*, первая черная дыра, изображение которой было получено с помощью телескопа Event Horizon Telescope, представляет собой еще одну заманчивую цель. Применяя эту методику к другим сверхмассивным черным дырам, исследователи надеются обнаружить универсальные закономерности в поведении этих космических гигантов.

Как объясняет доктор фон Фелленберг: «Это первое в истории обнаружение в среднем ИК-диапазоне и изменчивость, наблюдаемая с помощью SMA, не только заполнили пробел в нашем понимании того, что вызвало вспышку в Sgr A*, но и открыли новую линию важных исследований».

Доктор Майкл добавляет к этому еще один важный вопрос: «Что на самом деле стоит за переменным излучением вспышки? В области этой черной дыры хранится огромное количество знаний, которые только и ждут, чтобы мы к ним обратились».

Исследование, представленное на 245-й конференции Американского астрономического общества и принятое к публикации в журнале The Astrophysical Journal Letters, открывает путь к более глубокому пониманию черных дыр, их магнитного окружения и турбулентных процессов, приводящих к вспышкам.

Эти результаты подчеркивают необходимость многоволнового подхода в изучении черных дыр, который открывает новые горизонты и может изменить наше представление о физике в экстремальных условиях. Открытие, сделанное с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, не только проливает свет на видимые вспышки энергии, но и позволяет исследователям заглянуть в ещё более глубокие слои сложной динамики, окружающей Sgr A*.

Сейчас астрономы работают над совместным анализом данных из различных диапазонов на основе свежих наблюдений. Это требует не только технических нововведений, но и углубленного сотрудничества между различными инструментами и обсерваториями по всему миру. Работа, выполненная командой, позволит создать целостную картину процессов, происходящих вблизи черных дыр, и объяснить, каким образом магнитное пересоединение взаимодействует с аккреционными дисками.

Ученые уже начали планировать дальнейшие наблюдения с использованием JWST и других мощных телескопов, чтобы изучить другие всплески у Sgr A*, а также у M87*. Они надеются установить, существуют ли универсальные закономерности, которые могут объяснить поведение разных черных дыр, и как различные физические процессы формируют их излучение.

Создание более современных моделей на основе новых данных также станет ключевым шагом вперед. Это может привести к появлению более точных прогнозов о том, как черные дыры взаимодействуют со своим окружением, в том числе с темным веществом и космической материей, сконцентрированной в их окрестностях.

Доктор фон Фелленберг отмечает, что важно не только фиксировать изменения в излучении: «Нам нужно понимать физические механизмы, лежащие в основе этих процессов. Каждый новый шаг в этом направлении — это возможность узнать больше о том, как работают черные дыры, и о том, как они вписываются в общую картину космической эволюции».

Таким образом, работа над Sgr A* уже открывает новые перспективы для астрономии и физики, бросая вызов традиционным взглядам и порождая новые гипотезы. Исследования будущего обещают многослойный подход к пониманию черных дыр, который может изменить наше представление о том, что происходит за пределами горизонта событий. С каждой новой вспышкой, каждым новым наблюдением и каждым новым вопросом мы приближаемся к разгадке одной из самых загадочных и мощных сил во Вселенной.