С помощью прибора GRAVITY, установленного на Очень Большом телескопе (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO), ученые получили наиболее подробные и глубокие изображения окрестностей сверхмассивной черной дыры, расположенной в центре Млечного Пути – объекта Стрелец A*. Полученные данные не только позволили более точно определить траектории движения уже известных звезд, вращающихся вокруг этого гравитационного гиганта, но и выявили существование ранее не замеченной звезды. Описание наблюдений и сделанные на их основе заключения были опубликованы в научном журнале Astronomy & Astrophysics.
«Наша задача – глубже понять природу черной дыры, находящейся в центре Млечного Пути, а также характеристики окружающей ее среды: какова её точная масса, вращается ли она, и соответствуют ли движения звезд в непосредственной близости от неё предсказаниям Общей теории относительности? Наилучшим способом получения ответов на эти вопросы является изучение орбитальных траекторий звезд, расположенных поблизости», – объясняет Райнхард Генцель, директор Института внеземной физики им. Макса Планка в Гархинге (Германия), который был удостоен Нобелевской премии в 2020 году за исследования объекта Стрелец A*.
Для выявления новых звезд в окрестностях черной дыры, группа исследователей «GRAVITY collaboration» разработала и применила метод машинного обучения, основанный на теории информационного поля. На начальном этапе ученые создали модель, имитирующую реальные источники света, затем спроектировали их возможное отображение детектором GRAVITY и сравнили полученные симуляции с результатами фактических наблюдений.
Благодаря такому подходу стало возможным с беспрецедентной точностью и детализацией обнаруживать и отслеживать звезды, вращающиеся вокруг объекта Стрелец A*. Помимо данных, собранных прибором GRAVITY, астрономы использовали информацию, полученную на VLT с предыдущими приемниками NACO и SINFONI, а также в обсерваториях «Keck» и «Gemini».
В период с марта по июль 2021 года астрономы провели детальные наблюдения, направленные на точное определение траекторий звезд, приближающихся к сверхмассивной черной дыре. Особое внимание было уделено звезде S29, которая в конце мая приблизилась к ней на беспрецедентное расстояние. Обладая скоростью 8740 километров в секунду, она прошла мимо Стрельца А* на расстоянии всего 13 миллиардов километров – что эквивалентно примерно 90 астрономическим единицам, или 90 расстояниям от Солнца до Земли.
Значительным достижением стало также выявление ранее не зафиксированной звезды S300, что подчеркивает эффективность разработанных подходов к поиску тусклых объектов в непосредственной близости от черной дыры.
«Полученные новые данные, сопоставленные с предыдущими результатами, убедительно подтверждают, что звезды вращаются вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики в строгом соответствии с предсказаниями Общей теории относительности. Согласно уточненным расчетам, масса объекта Стрелец А* составляет 4,30 миллиона солнечных масс, а расстояние от Земли до него – 27 тысяч световых лет», – заявили участники научной работы.
В конце текущего десятилетия существующая система GRAVITY будет заменена на ее улучшенную версию, GRAVITY+. Повышенная чувствительность позволит обнаруживать еще более слабые звезды на меньших расстояниях от Стрельца А*. В перспективе астрономы планируют идентифицировать такие объекты, орбиты которых будут подвержены влиянию гравитационных эффектов, связанных с вращением сверхмассивной черной дыры.
