Вони виявляють новий пульсар у центрі Чумацького Шляху, який може пояснити роботу чорної діри, найближчої до Землі, Стрільця А

Пов’язані новини

Вся наша галактика обертається навколо величезної центральної чорної діри, відомої як Стрілець А, маса якої дорівнює масі чотирьох мільйонів сонць. Знайти біля нього пульсар було однією з головних цілей астрономів протягом останніх 20 років. Тепер цей пульсар і дослідження його випромінювання дозволило нам точно перевірити, як чорні діри поглинають все навколо і чому серед усіх них Стрілець А видається одним з найбільш неактивних.

пояснить

Пульсар - це невелика нейтронна зірка, яка обертається з великою швидкістю, випромінюючи випромінювання через рівні проміжки часу, пов'язані з періодом її обертання. Виявивши менше ніж половину світлового року від Стрільця A *, саме так відома велика центральна чорна діра нашої галактики, можна було перевірити, як її напружене магнітне поле, загальне для всіх пульсарів, поглинається « космічний монстр ». Зараз міжнародна група вчених, переважно з Інституту радіоастрономії імені Макса Планка в Бонні, використовував гігантський 100-метровий радіотелескоп для дослідження пульсара на різних радіочастотах. Результати опубліковані цього тижня в інтернет-виданні «Природа».

Теорія відносності

Пульсари - надзвичайно точні космічні годинники, і їх можна використовувати для вимірювання властивостей простору та часу навколо об’єкта, в даному випадку чорної діри, і таким чином перевірити, чи здатна теорія загальної відносності Ейнштейна перевершити більш вимогливі тести.

Незабаром після того, як було оголошено, що телескоп Свіфт НАСА розмістив джерело рентгенівського випромінювання, а телескоп НАСТА NuSTAR встановив, що це джерело випромінює імпульси з періодом 3,76 секунди, Інститут Макса Планка радіоастрономії (MPIfR) розпочав програму моніторингу пульсарів обсерваторія Ефельсберг.

"Як тільки ми дізналися про відкриття регулярних пульсацій за допомогою телескопа NuSTAR, ми спрямували 100-метрову тарілку Effelsberg у напрямку до центру галактики", - говорить Ральф Ітуф, департамент фундаментальних фізичних досліджень MPIfR, та авторське дослідження головний.

З другої спроби

«З нашої першої спроби пульсар не був чітко видно, але деякі пульсари вперті і вимагають додаткових спостережень для їх виявлення. Вдруге ми подивились його, пульсар став дуже активним у своєму радіодіапазоні і був дуже яскравим. Я навряд чи міг повірити, що ми нарешті виявили пульсар у центрі галактики. Оскільки цей пульсар може бути таким особливим, присвятила себе дослідницька група великі зусилля, щоб довести, що це був справжній об'єкт у далекому космосі, а не від радіоперешкод, які могла створити людина на Землі.

Паралельно проводились інші спостереження за допомогою інших радіотелескопів по всьому світу, таких як Банк Джодрелл, Дуже великий масив та NANCAY. «Ми були дуже щасливі і спали між спостереженням і спостереженням! Ми обчислювали щільність потоку о 6 ранку в суботу вранці, і ми не могли повірити, що цей пульсар був таким яскравим ", - говорить Еван Кін з обсерваторії Банку Джодрелл. 'Радіотелескоп Ефельсберг був побудований таким чином, що він міг спостерігати за галактичним центром. І через 40 років там виявляється перший радіопульсар », - пояснює Хайно Фальке, професор університету Радбоу Неймеген. “Іноді нам доводиться терпіти. Це була копітка робота, але врешті-решт ми її досягли ».

Щойно відкритий пульсар, названий PSR J1745-2900, належить до певної підгрупи пульсарів, так званих магнетарів. Це пульсари з надзвичайно високими магнітними полями, близько 100 мільйонів Тесла, приблизно в 1000 разів сильнішими, ніж магнітні поля звичайних нейтронних зірок, або в 100 мільярдів разів більше магнітного поля Землі.

Також відомо, що випромінювання від цих об'єктів є сильно поляризованим. Отже, вимірювання обертання площини поляризації, спричинені зовнішнім магнітним полем (так званий ефект Фарадея), можуть бути використані для висновку про силу цього магнітного поля вздовж прямої видимості пульсара.

Таким чином, наявність сильного магнітного поля в районі чорної діри в центрі галактики є дуже перспективною ситуацією. Чорна діра повільно ковтає все, що є в її середовищі (особливо гарячий іонізований газ) в процесі нарощування, який, здається, не має кінця.

Магнітні поля, викликані цим газом, коли він рухається в отвір, можуть впливати на структуру та динаміку потоку нарощування, допомагаючи або навіть заважаючи процесу. Новий пульсар дозволив виміряти силу магнітного поля на початку акреційного потоку центральної чорної діри, показуючи, що насправді існує велике і сильне магнітне поле.

"Щоб зрозуміти властивості Стрільця A *, ми повинні розуміти накопичення газу в чорній дірі", - говорить Майкл Крамер, директор MPIfR, керівник його дослідницького відділу фундаментальної фізики. «Однак дотепер намагніченість газу, який є вирішальним параметром, що визначає структуру акреційного потоку, залишалася невідомою. Відкритий зараз пульсар дозволив нам змінити методи дослідження, щоб перевірити силу магнітного поля на початку цього потоку нарощування газу на центральному об'єкті ».

Ці магнітні поля можуть як прискорити, так і уповільнити нарощення, і їх точні знання, за допомогою пульсара, пояснюють, чому Стрілець A *, здається, голодує порівняно з надмасивними чорними дірами в інших галактиках.

Надмасивна чорна діра

Зараз є переконливі докази того, що центр нашої галактики містить надмасивну чорну діру. Вчені з Інституту позаземної фізики Макса Планка в Гархінгу та в інших місцях дуже точно виміряли його масу, але багато з його властивостей поки не зрозумілі.

Відкриття магнетарів в їх безпосередній близькості допомагає пояснити деякі спостереження. Магнетари - рідкісна раса серед популяції пульсарів (лише 4 з кожних 2000 пульсарів, відомих на сьогодні), що припускає, що в галактичному центрі може бути велика популяція цих пульсарів. Але незрозуміло, чому вони не були виявлені попередніми розслідуваннями. Вважалося, що причиною може бути дуже сильне розсіювання радіохвиль у перші дні, але відкриття PSR J1745-2900, здається, суперечить цій теорії.

На жаль, нещодавно виявлений пульсар ще занадто далеко від чорної діри, щоб точно досліджувати простір-час з його орбітальних мінімумів, оскільки його період становить близько 500 років. Крім того, магнітарні пульсари дуже галасливі, а тому неточні при використанні в якості годинників. "В ідеалі ми хотіли б виявити швидше обертаються пульсари, які знаходяться ще ближче до Стрільця А, що дозволило б отримати більш точні терміни", - говорить Ральф Ітуф. "Новий пульсар сильно викликав надію на таку можливість у майбутньому".

Пульсар знаходиться за пів світлового року від Стрільця А, великого компактного і яскравого радіоджерела, яке існує в центрі нашої галактики і яке багато наукових досліджень пов’язують із надмасивною чорною дірою.

Це відкриття було зроблено групою астрономів з Інституту Макса Планка в Бонні (Німеччина) і свідчить про те, що знайдений пульсар вказує на існування сильне магнітне поле в центрі Чумацького Шляху і, отже, також навколо чорної діри.

Щоб дійти цього висновку, вчені виходили з попередніх досліджень, які гарантували, що магнітні поля є типовими для нейтронних зірок, отже, враховуючи близькість між новим пульсаром і Стрільцем А, напружене магнітне поле першого буде досягати околиць друге.

З'їдайте справу навколо вас

"Це магнітне поле може виявити, яким чином чорна діра поглинає матерію навколо себе, і чому вона здається такою неактивною в порівнянні з іншими чорними дірами у решті Всесвіту", - пояснив він Ефе. Ральф їсть, керівник слідства.

За словами німецької команди, цей вплив на Стрільця А є ключовим для з’ясування важливих гіпотез щодо надмасивної чорної діри, в якій знаходиться центр нашої галактики, як точно виміряти потік гарячого газу, з якого вона живиться.

Вчені також вважають, що вивчаючи це магнітне поле, вони могли б врахувати нещодавні випромінювання радіо- та рентгенівських променів із чорної діри, відповідальних за її «поточне світіння».

Дослідження проводились протягом двох років, досліджуючи центр Чумацького Шляху за допомогою радіотелескопа з антеною діаметром сто метрів.

Хоча кілька попередніх робіт також захищають існування магнітного поля навколо чорної діри Чумацького Шляху, за словами Eatough, це перше дослідження, яке дає реальні докази про його близькість.

Це відкриття з "великим впливом на астрофізику", оскільки "вплив магнітних полів на чорні діри має вирішальне значення для розуміння шляху еволюції галактики протягом історії", сказав астроном.

Для команди, яку очолює цей фахівець, знахідка збільшує шанси на пошук нових пульсарів «ще ближче до чорної діри», Тому вони будуть продовжувати проводити розслідування за тією ж лінією.

У той же час вони мають намір провести нові дослідження, які перевіряють теорію відносності, оголошену Ейнштейном на початку 20 століття, з метою більш детального пояснення того, як діє сила тяжіння », - додав Ітуф.