Підручник з Астрономії (рівень стандарту). 11 клас. Пришляк - Нова програма

3. Надмасивна чорна діра в центрі Галактики

Центр галактики містить компактний об'єкт із дуже великою масою (близько 4,3 млн M), розташований у напрямку сузір'я Стрільця. Цей об'єкт має назву Стрілець A* (англ. Sagittarius A*, рис. 2.4), більшість вчених вважають його надмасивною чорною дірою (рис. 2.5).

Рис. 2.4. Надмасивна чорна діра Стрілець A*

Рис. 2.5. Комп'ютерна модель чорної діри в центрі Галактики

У 2002 р. міжнародна дослідницька група Інституту Макса Планка на чолі з Райнером Шеделем повідомила про результати спостереження руху зорі S2 навколо об'єкта Стрілець A* за десять років. Вони доводили, що Стрілець A* — об'єкт величезної маси. З аналізу елементів орбіти було визначено, що маса об'єкта становить 2,6 ± 0,2 млн мас Сонця. Ця маса міститься в об'ємі діаметром не більш ніж 17 світлових годин (120 а. о.). Подальші спостереження встановили більш точне значення маси — 3,7 млн мас Сонця, радіусом не більш ніж 6,25 світлових годин (45 а. о.). Для порівняння: Плутон віддалений від Сонця на 5,51 світлових годин. Ці спостереження дозволили припустити, що об'єкт Стрілець A* пов'язаний з чорною дірою.

До кінця 1960-х рр. не існувало ефективних інструментів для вивчення центральних областей Галактики, оскільки щільні хмари космічного пилу (рис. 2.6), які закривають від спостерігача галактичне ядро, повністю поглинають видиме випромінювання, що йде від нього, і значно ускладнюють роботу в радіодіапазоні.

Рис. 2.6. Щільні хмари космічного пилу навколо ядра Галактики

Чорна діра не випускає з поля тяжіння ані елементарних частинок, ані електромагнітні хвилі. Радіус чорної діри залежить від її маси, і може бути від кількох сантиметрів або метрів до мільярдів кілометрів

Акреція — падіння речовини на гравітуюче тіло із навколишнього середовища

З появою інфрачервоних детекторів високої роздільної здатності з'явилась можливість спостерігати окремі зорі в центральних областях Галактики (рис. 2.7). Вивчення їхніх спектральних характеристик виявило, що більшість із них належать до молодих зір віком кілька мільйонів років. Всупереч поглядам, які прийняті раніше, було встановлено, що в околицях надмасивної чорної діри активно йде процес зореутворення. Деякі дослідники вважають, що джерелом газу для цього процесу є два плоскі акреційні газові кільця (рис. 2.8), виявлені в центрі Галактики в 1980-х рр. Проте внутрішній діаметр цих кілець занадто великий, щоб пояснити процес зореутворення в безпосередній близькості від чорної діри. Зорі, що розташовуються в радіусі 10 пк від чорної діри (так звані «S-зірки»), мають довільний напрямок руху орбітальних моментів, що суперечить акреційному сценарію їх виникнення. Вважається, що це гарячі ядра червоних гігантів, які утворилися у віддалених районах Галактики, а потім мігрували в центральну зону, де їхні зовнішні оболонки були зірвані припливними силами чорної діри.

Рис. 2.7. Зорі в межах ± 0,5" від центру Галактики

Рис. 2.8. Хмари гарячого газу в центрі Галактики

Дізнайтеся про гіпотетичні антиподи чорних дір.

Контрольні запитання

  • 1. Яку назву дали об'єкту в центрі Галактики?
  • 2. Завдяки чому стало можливим спостерігати зорі в центральних областях Галактики?
  • 3. Які спостереження припускають, що об'єкт Стрілець А* пов'язаний з чорною дірою?
  • 4. Що являють собою чорні діри?

Виконайте тестові завдання із автоматичною перевіркою на сайті «Інтерактивне навчання».

Висновки. Наша Галактика (Молочний Шлях) — величезна система, у якій обертаються навколо центра 400 млрд зір. Найчисленніші системи об'єднання зір налічують сотні тисяч об'єктів — це зоряні скупчення та асоціації. Сонце розташоване поблизу площини Галактики на відстані 25 000 св. років від її ядра.

Спіральні рукави виникають у деяких галактиках як дивні хвилі густини, де формуються нові покоління зір. Вважається, що у нашій Галактиці існують чотири основні спіральні рукави, які беруть свій початок у галактичному центрі.

Центр Галактики містить компактний об'єкт із дуже великою масою, розташований у напрямку сузір'я Стрільця. Цей об'єкт має назву Стрілець A* і вважається надмасивною чорною дірою.