Стрелец А* чересчур разборчив в еде

Астрономов давно заботит вопрос: почему сверхмассивная чёрная дыра в центре нашей Галактики не такая прожорливая, как другие? Соплеменники нашей СМЧД нередко столь активно пожирают окружающее вещество, что их легко разглядеть с миллиардов световых лет. Отчего же у Стрельца А* нет аппетита?

Чем меньше чёрная дыра поглощает вещества, тем слабее исходящее от её окрестностей свечение в рентгеновском диапазоне. Космический телескоп «Чандра», принадлежащий НАСА, кажется, сумел наконец-то разобраться в том, почему в Млечном Пути центральная СМЧД в этом смысле выглядит весьма неброско.

Центральная часть Галактики в рентгеновских и инфракрасных лучах со Стрельцом А* посередине — обобщение результатов пятинедельных наблюдений этого региона «Чандрой». (Здесь и ниже иллюстрации NASA / Umass / D.Wang et al., IR, NASA / STScI.)

Объект, отстоящий от нас на 26 тыс. световых лет, как оказалось, чрезмерно разборчив: лишь 1% от газа, попадающего в зону доминирования притяжения СМЧД, проваливается за горизонт событий, то есть поглощается дырой. А вот основная часть, напротив, выбрасывается вовне до его достижения.

«Мы думаем, что большинство крупных галактик имеет сверхмассивную чёрную дыру в центре, но они слишком далеки от нас, чтобы можно было подробно изучить движение материи в их окрестностях, — поясняет Дэниэл Вонг (Daniel Wang) из Массачусетского университета в Амхерсте (США), ведущий автор исследования. — Стрелец А* — одна из очень немногих чёрных дыр, в меру близких, чтобы реально наблюдать такие процессы».

Что же заставляет чёрную дыру выбрасывать газ, а не поглощать его? Как отмечают астрономы, основная часть такого газа сегодня — это звёздный ветер расположенных неподалёку от ЧД молодых голубых светил, интенсивно теряющих поверхностные слои. По химическому составу этот газ более или менее близок к стандартной добыче чёрных дыр в других галактиках. А вот по температуре резко отличается: он горяч, а ещё имеет приличную собственную скорость.

«Основная часть газа должна быть выброшена, чтобы его толика смогла достичь чёрной дыры, — подчёркивает Фэн Юань (Feng Yuan), один из авторов работы. — Стрелец А* определённо сталкивается с тем, что бóльшую часть "пропитания" не в состоянии проглотить». И действительно, чтобы газ смог приблизиться к горизонту событий, он должен пройти через аккреционный диск, где он тем ближе к ЧД, чем меньшим импульсом обладает и чем ниже его температура. Однако охлаждение и потеря импульса одной частью газа означают, что эту энергию нужно куда-то девать — и именно это обеспечивает выброс основной массы газа вовне.

Основная часть свечения исходит из небольшого сектора рядом с СМЧД, показанного белой пунктирной линией.

В галактиках с активными СМЧД, вроде далёких квазаров, основным источником газа, предположительно, является не звёздный ветер. Тамошние дыры поглощают нормальный межзвёздный газ, почти неподвижный и довольно холодный. Следовательно, в тех краях «КПД» поглощения может быть намного выше 1%.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам НАСА.