Обычно, когда в массовой культуре говорят о центре Галактики, то вспоминают в основном лишь один из объектов, который там находится – Стрелец А*. Стрелец A* (лат. Sagittarius A*, Sgr A*; произносится «Стрелец А со звёздочкой») Конечно, сверхмассивная черная дыра массой в 4,3 миллиона солнц поражает наше воображение, но это далеко не единственный интересный объект, который здесь находится.
Стрелец А* описывают как спокойный объект, газ вокруг которого движется лишь в относительно нешироком аккреционном диске. На самом же деле, центр нашей Галактики представляет собой сложный комплекс звезд, черных дыр и газопылевых облаков, которые находятся в постоянном движении.
Кроме аккреционного диска шириной менее 50 астрономических единиц, Стрелец А* окружают газопылевые облака диаметром 50 парсек, в которых происходят до сих пор неисследованные процессы. Размер облака указывает на то, что оно примерно в 300 000 раз больше чем диск. Там также присутствует тонкая кольцевидная структура из молекулярного водорода радиусом 150 парсек, которая наклонена относительно плоскости Галактики на 10 градусов. Последняя расширяется со скоростью 140 км/с и, при этом, вращается с бешеной скоростью – 50 км в секунду. Несмотря на относительно небольшой размер, масса кольца составляет гигантский размер, 100 тысяч масс Солнца.
Вокруг этой структуры есть еще одно тороидальное облако радиусом 700 парсек. Его масса значительно больше – около 100 миллионов масс Солнца. Именно эта, достаточно неоднородная структура ответственна за то, что мы не можем напрямую наблюдать центральные области нашей галактической системы. Кроме того внутри этих кольцевых структур находятся и другие. Например, в 120 парсеках или 400 световых годах находится огромное газопылевое облако Стрелец В2. Оно имеет массу около 3 миллионов масс Солнц и является одной из крупнейших областей звездообразования в Галактике.
Облака, звезды, черные дыры
Также непосредственно возле центра Галактики находится пара газопылевых облаков G1 и G2 с достаточно вытянутой орбитой. Особенно интересным является облако G2, которое в 2014 году подходило к Стрельцу А* на расстояние около 3000 радиусов черной дыры, то есть – очень близко. Однако ее разрушения не произошло, что заставило ученых сделать несколько предположений относительно того, чем же она является на самом деле. Наиболее вероятным из них сейчас кажется предположение, высказанное в 2014 году, что на самом деле G2 является не газопылевым облаком, а парой гигантских звезд, которые находятся на стадии слияния в одну огромную квазизвезду.
Также непосредственно в пределах сверхмассивной черной дыры вращаются несколько ярких гигантов и супергигантов, которые подходят к ней достаточно близко, вызывая в окружающем пространстве возбуждения, которые проявляют себя в виде изменения активности в аккреционном диске.
Кроме того, исследователи подозревают о существовании еще, по крайней мере, трех черных дыр промежуточной массы в десятки и сотни тысяч солнц недалеко от основной черной дыры. Каждая из них окружена собственной системой газопылевых облаков. Наконец, в непосредственной близости от сверхмассивной черной дыры расположен целый рой черных дыр звездной массы. Все это многообразие объектов постоянно движется друг относительно друга и центром этого движения является сверхмассивная черная дыра Стрелец А*. Похоже на то, что мы в данный момент наблюдаем не какую-то устойчивую картинку, а лишь короткий эпизод сложного звездного танца, который длится десятки и сотни миллионов лет.
Случай в мае 2019 года
В августе 2019 года группа ученых опубликовала сразу две статьи, посвященные анализу активности Стрельца А*. В первой ученые публикуют анализ динамики активности Стрельца А с начала 21 века. В ней они отмечают, что активность центра нашей Галактики подчиняется определенным закономерностям. А во второй те же авторы утверждают, что 13 мая 2019 года рядом с черной дырой происходило что-то, что в эти закономерности не укладывается. Интенсивность излучения в этот период выросла, в сравнении со средним, в 75 раз. С чем именно это связано ученые однозначно сказать не могут. Однако у них есть ряд предположений относительно того, что могло вызвать такие изменения.
Черная дыра проголодалась?
Первой подозреваемой оказалась звезда SO-2. Это одна из тех звезд, вращающихся вокруг Стрельца А* в непосредственной близости и с огромными скоростями. Летом 2018 года эта звезда подходила к черной дыре на минимальное расстояние в 17 световых часов. Это расстояние примерно втрое больше расстояния от Солнца до Плутона и в масштабах влияния сверхмассивной черной дыры она является не такой и большой. Так, один из исследователей, Туан К предположил, что майская вспышка вблизи черной дыры могла быть вызвана попаданием большой порции газа в ее аккреционный диск. Этот газ мог быть сброшен SO-2 и только сейчас добраться до тех регионов, где гравитация Стрельца А* заставляет вещество вращаться с бешеной скоростью.
Другой возможной причиной повышения активности вблизи черной дыры могла быть уже упомянутая квазизвезда-облако G2. Во время своего последнего приближения к Стрельцу А* этот объект не демонстрировал ожидаемой видимой активности, связанной с потерей газовой составляющей. Так, ученые предположили, что сорванный тогда гравитацией сверхмассивной черной дыры газ, только сейчас добрался до аккреционного диска, что и вызвало вспышку активности. Еще одной возможностью может быть падение на черную дыру большого количества массивных астероидов, которые при приближении к объекту были разорваны на части.
Гигантские радиооблака
Так или иначе, но становится понятно, что такое спокойствие нашей сверхмассивной черной дыры, которое отмечалось в последние годы по сравнению с наблюдениями ядер других галактик – явление непостоянное. И подобные майские скачки активности для нее не редкость. Также вполне возможно, что в недалеком прошлом активность ядра Галактики была значительно больше, и длились эти периоды значительно дольше.
По крайней мере, на такую мысль может навести открытие, которое произошло в сентябре 2019 года. Исследователи наблюдали центр Галактики с помощью южноафриканского массива радиотелескопов MeerKAТ. Работая на частоте 1,284 МГц, исследователи обнаружили два больших облака, которые по своей форме напоминали воздушные шары и располагались непосредственно над и под центром Галактики. Размеры облаков составляли примерно 430х140 парсек.
Исследователей поразил тот факт, что облака оказались источником нетеплового (синхротронного) излучения. Это позволило предположить, что возникли они вследствие определенного события, которое произошло вблизи центра Галактики примерно 7 миллионов лет назад. Это событие можно связать с образованием скопления звезд на расстоянии примерно 0,5 парсека от черной дыры, которое произошло приблизительно 6 миллионов лет назад. Именно к этим звездам относится уже упомянутая SO-2.
Трудно сказать, результатом каких событий стало образование этого скопления и двух радиооблаков, но очевидно, что это был процесс, связанный с интенсивным выделением энергии. Проще говоря, причиной образования этих структур был огромный взрыв. Также это исследование открыло рядом с центром нитевидные структуры, которые излучают в радиодиапазоне.
“Спокойное” ядро?
В конце концов, мысль, что ядра галактик четко делятся на активные и пассивные, и это распределение сохраняется, может быть результатом того, что мы наблюдаем их в течение только нескольких десятилетий. Ядра галактик всегда остаются достаточно динамичными системами. У них непрерывно происходит столкновение газопылевых облаков, звезд и черных дыр, в результате чего образуются новые удивительные структуры.
Наша Галактика в этом плане не является исключением. Просто в данный момент мы наблюдаем ее ядро в период, когда она не сталкивается ни с большими массами газа, которые можно наблюдать в других галактиках, ни с большими шаровыми скоплениями или карликовыми галактиками. Мы неоднократно наблюдали подобные процессы в других галактиках и у нас есть все основания утверждать, что в прошлом подобные события происходили и в Млечном Пути. И в тот момент излучение из центра Галактики могло достигать величин, сравнимых с теми, которые наблюдаются в галактиках, которые мы считаем активными.
Вопросы без ответов
Мы пока очень мало знаем о процессах, которые происходят в ядрах Галактик. Это тот случай, когда фундаментальное открытие, с помощью которого было доказано существование сверхмассивных черных дыр, дало больше вопросов, чем ответов. Потому что многообразие процессов, которые происходят в них чрезвычайно широко, и наши наблюдения слишком ограничены для того, чтобы строить какие-то всеобъемлющие теории.
Однако уже сейчас понятно, что простых ответов там не будет. Слишком уж из многих компонентов состоит система. Что произойдет, когда какая-то из черных дыр промежуточной массы сольется со Стрельцом А*? Сколько еще газопылевых облаков возле центра нашей Галактики мы не видим? Была ли когда-то активность у него достаточно интенсивной, чтобы существенно влиять на процессы на Земле? Ответы на эти вопросы нам еще предстоит найти.
