Центр Млечного Пути¶

Центр Млечного Пути — область галактики Млечный Путь, расположенная в созвездии Стрельца на расстоянии около 26 000 световых лет от Солнца. В её центре находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A\ (Sgr A\) с массой около четырёх миллионов солнечных масс, одна из немногих сверхмассивных чёрных дыр, наблюдавшихся непосредственно. Область центра Млечного Пути скрыта от оптических телескопов густыми пылевыми облаками, поэтому её изучение ведётся преимущественно в радио-, инфракрасном, рентгеновском и гамма-диапазонах.

¶Стрелец A*

Стрелец A\ — сверхмассивная чёрная дыра в центре Млечного Пути, одна из ближайших к Солнечной системе сверхмассивных чёрных дыр. Её масса составляет около 4,3 миллиона масс Солнца, а радиус Шварцшильда — примерно 12 миллионов километров (около 0,08 а. е.). Объект был обнаружен в 1970-х годах при радионаблюдениях: в 1974 году Брюс Балик и Роберт Браун зафиксировали яркий радиоисточник в направлении галактического центра, получивший обозначение Sgr A\.

Прямое изображение окрестности Sgr A\ было получено коллаборацией Event Horizon Telescope (EHT) и опубликовано в мае 2022 года. На снимке видно кольцо горящего газа диаметром около 60 миллиардов километров с тёмным пятном в центре — «тенью» чёрной дыры. Ранее, в 2019 году, EHT опубликовал первое изображение чёрной дыры в центре галактики M87, а Sgr A\ стал вторым подобным объектом с полученным изображением.

¶Созвездие Стрельца и структура центральной области

Галактический центр расположен в созвездии Стрельца (Sagittarius). В оптическом диапазоне он не виден: расстояние в 26 000 световых лет перекрыто плотными межзвёздными пылевыми облаками, поглощающими видимый свет. Поэтому наблюдения проводятся в других диапазонах электромагнитного спектра.

Центральная область Млечного Пути включает несколько структур:

• Балдж (выпуклость) — массивное сферическое скопление звёзд в центральной части галактики, простирающееся на несколько тысяч световых лет.
• Бар — вытянутое звёздное образование, простирающееся от балджа, через который проходит спиральная структура галактики.
• Рассеянное звёздное скопление — тысячи звёзд, окружающих Sgr A\* в пределах нескольких световых лет.
• Рентгеновский источник — в центре балджа обнаружен яркий рентгеновский источник, связанный с активностью чёрной дыры.

¶Звёздное скопление вокруг чёрной дыры

В непосредственной близости от Sgr A\* находится плотное звёздное скопление, известное как Рассеянное скопление галактического центра. В его состав входят тысячи звёзд, включая массивные молодые звёзды спектральных классов O и B, а также красные сверхгиганты. Наличие молодых массивных звёзд вблизи чёрной дыры остаётся предметом научных дискуссий: согласно одним моделям, они сформировались на месте, согласно другим — мигрировали издалека.

Наиболее изученные звёзды в окрестностях Sgr A\ — S2 (также обозначаемая S0-2) и S0-102. Звезда S2 обращается вокруг чёрной дыры по вытянутой эллиптической орбите с периодом около 16 лет, проходя в перигелии на расстоянии примерно 120 астрономических единиц от Sgr A\ со скоростью, составляющей несколько процентов скорости света. Наблюдения орбит S2 и других звёзд, начатые в 1990-х годах группами Андреа Гез (UCLA) и Райнхарда Генцеля (MPIfR), позволили точно измерить массу чёрной дыры и подтвердить существование сверхмассивного компактного объекта в центре галактики. В 2020 году Генцель и Гез были удостоены Нобелевской премии по физике «за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей галактики».

¶Межзвёздная среда и процессы в центре

В центральной области Млечного Пути обнаружены плотные молекулярные облака, в том числе комплекс Молекулярное облако Стрельца B2 (Sgr B2), один из самых плотных участков межзвёздной среды в галактике. В нём идёт активное звездообразование, а также обнаружено множество сложных органических молекул, включая аминокислоты.

Поблизости от Sgr A\* находится Рентгеновский источник — область интенсивного рентгеновского излучения, связанная с процессами аккреции газа на чёрную дыру. Периодически всплески рентгеновского излучения фиксируются в окрестностях чёрной дыры, что свидетельствует о столкновениях звёзд с газовыми облаками или других динамических процессах.

¶Наблюдения и исследования

Изучение центра Млечного Пути ведётся с помощью крупнейших наземных и орбитальных телескопов. Среди них:

• Радиотелескопы — для наблюдений радиоизлучения Sgr A\* и окружающих структур.
• Инфракрасные телескопы — для проникновения сквозь пылевые облака и наблюдения звёздного населения.
• Рентгеновские обсерватории — Chandra, XMM-Newton и др. — для изучения горячего газа и процессов аккреции.
• Гамма-телескопы — для регистрации гамма-излучения, включая линию аннигиляции электрона и позитрона на энергии 511 кэВ, обнаруженную в направлении галактического центра.

В 2003 году группа Райнхарда Генцеля зафиксировала вокруг Sgr A\ орбиты нескольких звёзд, что стало одним из ключевых доказательств существования сверхмассивной чёрной дыры. В 2018 году были опубликованы данные, подтверждающие эффекты общей теории относительности в гравитационном поле Sgr A\, включая гравитационное красное смещение при прохождении света от звезды S2 вблизи чёрной дыры.

¶Значение

Центр Млечного Пути является объектом пристального внимания астрономов, поскольку позволяет изучать физику сверхмассивных чёрных дыр, звёздную динамику в экстремальных условиях и процессы аккреции. Млечный Путь — неактивная галактика: Sgr A\* в настоящее время не проявляет активности, характерной для ядер активных галактик (квазаров и сейфертовских галактик), однако в прошлом, по данным рентгеновских наблюдений, центр галактики мог быть значительно активнее.

История изучения центра Млечного Пути неразрывно связана с развитием радиоастрономии, инфракрасной астрономии и интерферометрии. Работы советских и российских учёных, в частности исследования межзвёздной среды и звёздной динамики, внесли значительный вклад в понимание процессов в галактическом ядре.

Event Horizon Telescope — коллаборация, признанная нежелательной организацией в РФ (с 2023 года).

Источники:

• Ghez A. M. et al. Measuring Distance and Properties of the Milky Way's Central Supermassive Black Hole with Stellar Orbits // The Astrophysical Journal. — 2008.
• Genzel R., Eisenhauer F., Gillessen S. The Galactic Center massive black hole and nuclear star cluster // Reviews of Modern Physics. — 2010.
• EHT Collaboration. First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. I—VI // The Astrophysical Journal Letters. — 2022.
• Morris M., Serabyn E. The Galactic Center Environment // Annual Review of Astronomy and Astrophysics. — 1996.
• Балик Б., Браун Р. // Nature. — 1974.