Новый космический телескоп Уэбба стоимостью 10 миллиардов долларов США обнаружил сверхмассивную черную дыру в центре Млечного Пути

Уэбб будет решать проблему загадочных сверхмассивных вспышек черных дыр, которые оказались одновременно интригующими и разочаровывающими для астрономов.

В первый год работы НАСАс Космический телескоп Джеймса Уэбба Вы объедините свои силы с глобальными совместными усилиями, чтобы создать изображение непосредственного окружения массивного блока. Черная дыра в нашем сердце Млечный Путь галактика. Телескоп Event Horizon (EHT) наиболее известен своим первым изображением «тени» черной дыры в сердце галактики M87, и теперь он сосредоточил свои усилия на более сложной среде Стрельца A *, огромном Млечном Пути. Черная дыра. В то время как ядро ​​M87 обеспечивает статическую цель, дуга A * отображает нечеткие мигающие вспышки ежечасно, что затрудняет стрельбу. Уэбб будет помогать с его инфракрасными изображениями области черной дыры, предоставляя данные о том, когда возникают вспышки, которые будут ценным справочным материалом для команды EHT.

Огромный вихрь горячего газа светится инфракрасным светом, указывая приблизительное местоположение сверхмассивной черной дыры в центре нашего Млечного Пути. Это многоволновое составное изображение включает свет в ближней инфракрасной области, захваченный космическим телескопом НАСА Хаббл, и было самым резким инфракрасным изображением, когда-либо полученным в области центра Галактики, когда оно было выпущено в 2009 году. Динамическая вспышка вспыхивает в области, непосредственно окружающей черную дыру. под названием Sagittarius A *, усложнил совместную работу с телескопом Event Horizon Telescope (EHT) по созданию более близкого и детального изображения. Хотя сама черная дыра не излучает свет и поэтому не может быть обнаружена телескопом, команда EHT работает над ее захватом, получая четкое изображение горячей светящейся пыли и пыли, непосредственно окружающей ее. Авторы и права: NASA, ESA, SSC, CXC, STScI.

На укромных горных вершинах по всей планете ученые ждут слов о том, что ночь — это ночь: завершена сложная координация десятков телескопов на Земле и в космосе, погода ясная, технические проблемы решены — метафорические звезды выровнены. Пришло время взглянуть на сверхмассивную черную дыру в сердце нашего Млечного Пути.

«Составление расписания игры в судоку», как это называют астрономы, происходит каждый день кампании наблюдений с помощью телескопа Event Horizon Telescope (EHT), и вскоре у них появится новый игрок, которого следует рассмотреть; Космический телескоп НАСА Джеймс Уэбб присоединится к этим усилиям. Во время первого списка наблюдений Уэбба астрономы будут использовать его возможности для получения инфракрасных изображений, чтобы решить некоторые уникальные и постоянные проблемы, связанные с черной дырой Млечного Пути, называемой Стрелец A * (Sgr A *; звездочка произносится как «звезда»).

В 2017 году EHT использовал объединенную мощность изображений восьми радиотелескопов по всей планете, чтобы сделать первый исторический снимок региона, непосредственно окружающего сверхмассивную черную дыру в галактике M87. Sgr A * ближе, но слабее черной дыры M87, и уникальные мерцающие вспышки в материале вокруг нее ежечасно изменяют структуру света, создавая проблемы для астрономов.

Авторы и права: NASA, ESA, SSC, CXC, STScI.

«Сверхмассивная черная дыра в нашей галактике — единственная, которая, как известно, содержит этот тип свечения, и, хотя из-за этого было очень трудно сделать снимок региона, это также делает Стрельца A * более интересным с научной точки зрения», — сказал астроном Фархад Юсефзаде. . , который является профессором в Северо-Западный университет и главный исследователь программы мониторинга Sgr A * Уэбба.

Вспышки происходят из-за временного, но интенсивного ускорения частиц вокруг черной дыры до гораздо более высоких энергий с соответствующим излучением света. Существенным преимуществом наблюдения Sgr A * с помощью Webb является возможность одновременного и непрерывного захвата данных в двух инфракрасных длинах волн (F210M и F480M) с позиции телескопа за пределами Луны. У Уэбба будет непрерывный обзор, наблюдающий за циклами сжигания и охлаждения, которые команда EHT сможет использовать в качестве справки со своими собственными данными, что приведет к более четкой картине.

Источник или механизм, вызывающий вспышки Sgr A *, очень обсуждаются. Ответы на вопрос о том, как вспышки Sgr A * начинаются, достигают пика и рассеиваются, могут иметь далеко идущие последствия для будущих исследований черных дыр, а также частиц и плазма Физика, даже вспышки от солнца.

Горячий газ вращается вокруг сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, освещенной в ближнем инфракрасном свете, захваченном космическим телескопом Хаббла НАСА. Этот снимок, выпущенный в 2009 году в ознаменование Международного года астрономии, был самым резким инфракрасным изображением области центра Галактики за всю историю. Предстоящий космический телескоп НАСА Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на декабрь 2021 года, продолжит эти поиски, сочетая точность силы Хаббла с большей способностью обнаруживать инфракрасное излучение. Наблюдения Уэбба за вспышками в этом регионе будут представлять особый интерес для астрономов, поскольку они не наблюдались вокруг какой-либо другой сверхмассивной черной дыры, и причина этого неизвестна. Вспышки усложнили задачу коллаборации Event Horizon Telescope (EHT) по получению изображения области, непосредственно окружающей черную дыру, и ожидается, что инфракрасные данные Уэбба значительно помогут в создании чистого изображения. Авторы и права: НАСА, ЕКА, STScI и Q. Daniel Wang (UMass).

«Черные дыры просто потрясающие», — сказал Сера Марков, астроном из исследовательской группы Webb Sgr A * и вице-президент Научного совета EHT. «Причина, по которой ученые и космические агентства всего мира прилагают столько усилий к изучению черных дыр, заключается в том, что они представляют собой самые экстремальные условия в известной вселенной, в которых мы можем проверить наши фундаментальные теории, такие как общая теория относительности, на практике».

Черные дыры, предсказанные Альбертом Эйнштейном в рамках его Общей теории относительности, в некотором смысле противоположны тому, что предполагает их название: черные дыры — это не пустая дыра в космосе, а самые плотные и плотно упакованные области материи. . Гравитационное поле черной дыры настолько сильное, что искажает ткань пространства вокруг себя, и любая материя, которая приближается слишком близко, остается там навсегда вместе с любым светом, излучаемым материей. Вот почему черные дыры кажутся «черными». Любой свет, обнаруживаемый телескопами, на самом деле исходит не от самой черной дыры, а из области вокруг нее. Ученые называют последний внутренний край этого света горизонтом событий, отсюда и получило свое название коллаборация EHT.

EHT-изображение M87 было первым прямым визуальным доказательством того, что предсказания Эйнштейна о черной дыре были правильными. Черные дыры по-прежнему служат доказательством теории Эйнштейна, и ученые надеются, что тщательно табулированные многоволновые наблюдения Sgr A * с помощью EHT, Webb, рентгеновских лучей и других обсерваторий сузят предел погрешности в расчетах общей теории относительности или, возможно, указывают на новые миры физики, которых нет. Теперь мы это понимаем.

Какой бы захватывающей ни была перспектива нового понимания и / или новой физики, и Марков, и Заде отмечают, что это только начало. «Это процесс. Поначалу у нас, скорее всего, будет больше вопросов, чем ответов», — сказал Марков. Исследовательская группа Sgr A * планирует уделить больше времени Уэббу в ближайшие годы, чтобы стать свидетелями дополнительных событий возгорания и создать базу знаний, и для выявления закономерностей от случайных вспышек. Очевидно, знания, полученные при изучении Sgr A *, затем будут применены к другим черным дырам, чтобы увидеть, что является фундаментальным для их природы в сравнении с тем, что делает черную дыру уникальной.

Так что напряженное планирование судоку будет продолжаться в течение некоторого времени, но астрономы согласны с тем, что оно того стоит. «Это самое благородное дело, на которое способны люди, — поиск истины», — сказал Заде. «Это заложено в нашей природе. Мы хотим знать, как устроена Вселенная, потому что мы — часть Вселенной. Черные дыры могут содержать ключи к разгадке некоторых из этих важных вопросов».

Телескоп Уэбба НАСА станет главной космической обсерваторией на следующее десятилетие, исследуя все этапы космической истории — от нашей Солнечной системы до самых далеких наблюдаемых галактик в ранней Вселенной и всего, что между ними. Уэбб откроет новые и неожиданные открытия и поможет человечеству понять происхождение Вселенной и наше место в ней. Webb — это международная программа, которую возглавляет НАСА вместе со своими партнерами ЕКА (Европейское космическое агентство) и Канадское космическое агентство.