Используя рентгеновскую обсерваторию «Чандра» группа астрофизиков доказала то, что сверхмассивная черная дыра в центре нашей Галактики недавно поглотила две крупные порции вещества. В пользу этого предположения говорит световое эхо, отраженное от облаков газа излучение. Подробности приводит официальный сайт NASA со ссылкой на публикацию ученых в журнале Astronomy and Astrophysics.

Международный коллектив, в состав которого вошли сотрудники научных центров из Германии, США и Франции, проанализировал ряд рентгеновских изображений объекта Стрелец А* (произносится как «звезда Стрелец А») с 1999 по 2011 год. По современным представлениям, звезда Стрелец А является вовсе не звездой, а сверхмассивной, в 4,3 миллиона раз тяжелее Солнца, черной дырой. Этот объект активно исследуется разными группами ученых по всему миру, поэтому в распоряжении авторов новой публикации оказались достаточно качественные данные за довольно продолжительное время.

Исследователи обратили особое внимание на слабые источники излучения по соседству с черной дырой. Их яркость все время менялась, увеличиваясь иногда в десять раз и затем уменьшаясь до первоначального значения. Астрофизики знали, что эти вспышки возникают в результате рентгеновской флуоресценции облаков газа, но соседние облака вели себя несколько иначе: их яркость менялась не столь быстро на протяжении всего периода наблюдений.

Рентгеновской флуоресценцией называют явление, которое имеет много общего с обычной, оптической флуоресценцией: сначала квант излучения поглощается атомами, а затем часть его энергии уходит вместе с испущенным квантом в виде излучения меньшей энергии. Разница между рентгеновской и обычной флуоресценцией состоит в том, что рентгеновские фотоны не переводят электрон на верхний энергетический уровень, но выбивают его из атома, причем речь идет не о внешних, а о внутренних оболочках. Поскольку вакантное место на нижних энергетических уровнях пустовать не может, туда переходит сверху один из «верхних» электронов и при этом атом отдает энергию в виде рентгеновского кванта.

Для рентгеновской флуоресценции требуется облучать атомы чем-то еще, причем в случае со Стрельцом А* астрономы имели дело не с непрерывным, а импульсным источником. Ученые рассмотрели версию с магнетаром (недавно найденным в центре Галактики), но она не объясняла яркости наблюдаемых вспышек. Оценки указывали, что «Чандра» сфотографировал следы события, которое сопровождалось выделением как минимум 10³² джоулей за одну секунду, что намного больше мощности магнетаров. Кроме того, анализ последовательности вспышек заставил прийти к выводу о том, что вспышек было как минимум две, а это лучше согласовывалось с другой версией.

Астрофизики считают, что наиболее убедительным объяснением является падение крупных порций вещества в черную дыру. Падающее вещество закручивается в диск, где сжимается и разогревается настолько, что начинает светиться. Ранее проведенные оценки показали, что именно падение вещества в черные дыры является самым эффективным способом превращения массы покоя в энергию излучения: более сорока процентов против долей процента в случае термоядерных реакций. По новым оценкам, в черную дыру могли упасть два массивных объекта на протяжении нескольких последних столетий, однако говорить однозначно о природе этого вещества ученые не берутся. Они пишут, что это могла быть планета, часть разорванной приливными силами звезды или просто газовые облака, окружающие черную дыру.

Наблюдения за черными дырами ведутся в первую очередь в рентгеновском и радиодиапазонах, так как именно в этих участках спектра лучше всего заметны процессы поглощения вещества. Звезда Стрелец А* изначально была внесена в каталоги именно в роли радиоисточника.