Сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A* (Sgr A*) в центре Млечного Пути — один из самых загадочных объектов современной астрофизики. Несмотря на колоссальную массу порядка 4 миллионов масс Солнца, она обычно остаётся сравнительно тихой: поток падающей на неё материи слабее, чем у ярких активных галактических ядер. Но время от времени Sgr A* «просыпается», испуская короткие, но мощные вспышки излучения, которые становятся ключами к пониманию физики чёрных дыр.
Недавно астрономы впервые увидели такие вспышки в среднем инфракрасном диапазоне, используя космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST). Эти наблюдения, представленные в январе 2025 года, заполнили важный пробел между инфракрасными и радиодиапазонами, позволяя взглянуть на процессы около горизонта событий в принципиально новом спектральном «окне».
Почему вспышки чёрной дыры так важны?
Хотя чёрная дыра сама по себе не излучает свет, всё меняется в непосредственной близости от горизонта событий. Материя, попадая в сильнейшее гравитационное поле, нагревается и ускоряется, формируя горячий, динамичный аккреционный поток. Это приводит к появлению вспышек — резких всплесков яркости, видимых в разных диапазонах:
- ближнем инфракрасном,
- рентгеновском,
- радиоволнах.
Каждая вспышка — результат процессов ускорения частиц и взаимодействия с магнитными полями у самого «порога» чёрной дыры. Но до недавнего времени одно ключевое «звено» отсутствовало: средний инфракрасный диапазон, который до JWST просто не удавалось наблюдать с нужной чувствительностью.
JWST увидел то, что раньше было недоступно
Команда исследователей, среди которых — Себастьяно фон Фелленберг из Института радиоастрономии Общества Макса Планка (MPIfR, Бонн, Германия), впервые зарегистрировала вспышку Sgr A* в среднем инфракрасном диапазоне.
Это огромный шаг вперёд: именно этот диапазон помогает понять, как развивается вспышка между традиционно наблюдаемыми ближним инфракрасом и радиодиапазоном.
Ранее было известно, что одна и та же вспышка выглядит по-разному на разных длинах волн. Это происходит потому, что физические процессы — ускорение электронов, изменения плотности плазмы, магнетизация потока — проявляются не одновременно и не одинаково в разных диапазонах. Одни реакции происходят за считанные минуты, другие — за часы.
Поэтому многочастотные наблюдения — единственный способ разложить вспышку по этапам, как если бы учёные впервые могли увидеть покадровую съёмку сложного астрофизического явления.
Источник изображения: J. De Winter, C. Humbert, C. Robert & V. Sabet
Зачем нужен средний инфракрасный диапазон?
Этот диапазон был критически важен и в то же время недоступен до появления JWST. Ни один другой действующий космический телескоп не обладал достаточной:
- чувствительностью,
- стабильностью,
- пространственным разрешением,
- возможностью работать при ослепляющей яркости центра Галактики.
В результате исследователи не могли проследить эволюцию вспышек между ближним инфракрасом и радиодиапазоном — в диапазоне, где проявляется значительная часть переходных процессов внутри аккреционного потока.
Новые данные JWST впервые заполнили этот пробел, позволив построить полноценную модель вспышек, а не отрывочные фрагменты.
Моделирование проливает свет на роль магнитных полей
Используя полученные наблюдения, учёные создали детальные модели, объясняющие механизмы запуска вспышек. Всё больше данных указывает на то, что главную роль играет магнитное переподключение — процесс, при котором линии магнитного поля внезапно меняют конфигурацию, высвобождая огромные объёмы энергии. Это аналогично солнечным вспышкам, но в условиях экстремальной гравитации чёрной дыры масштабы куда более драматичны.
Средний инфракрасный диапазон помогает проследить:
- когда начинают ускоряться электроны,
- как быстро они теряют энергию,
- как меняется плотность и температура плазмы,
- где именно вокруг чёрной дыры возникают вспышки — в аккреционном диске или в струе (если она присутствует).
Такие данные невозможно получить из одного диапазона — только совместное наблюдение даёт целостную картину.
Что это значит для будущих исследований?
Новые данные JWST буквально открыли глаза астрономам на промежуточные этапы вспышек Sgr A*. Теперь учёные могут:
- строить точные временные модели развития вспышек,
- уточнять параметры аккреционного потока,
- исследовать структуру и силу магнитных полей,
- проверять теории о поведении материи в экстремальной гравитации,
- сравнивать Sgr A* с активными ядрами других галактик.
По сути, телескоп Уэбба превратил изучение Sgr A* из набора отдельных наблюдений в непрерывную историю, где каждый диапазон — это глава, и наконец появилась недостающая страница.
Итог
Впервые увидев вспышку Стрельца A* в среднем инфракрасном диапазоне, астрономы заполнили важный пробел в понимании работы сверхмассивной чёрной дыры.
JWST не только зафиксировал недоступный ранее спектральный компонент, но и позволил создать новые модели, объясняющие, как возникают и развиваются вспышки, и какую роль в этом играют магнитные поля.
Эти результаты приближают нас к ответам на фундаментальные вопросы:
как ведёт себя материя в экстремальных условиях и как работают чёрные дыры — одни из самых загадочных объектов Вселенной.
Источники:
Статья создана по идее https://www.space.com/astronomy/black-holes/james-webb-space-telescope-watches-our-milky-way-galaxys-monster-black-hole-fire-out-a-flare
