В самом центре Млечного Пути прячется монстр массой четыре миллиона Солнц. Он не светит, не взрывается и почти ничем себя не выдаёт — просто сидит в 26 тысячах световых лет от нас и искривляет пространство вокруг себя. Мы знали о его существовании десятилетиями. Но только в мае 2022 года наконец увидели его лицо.

Это Стрелец А* — сверхмассивная чёрная дыра в центре нашей Галактики, в сердце Млечного Пути. История её открытия — одна из самых захватывающих детективных историй в науке.

Стрелец А*: монстр, которого не видно глазом

Чёрная дыра — область пространства, где гравитация настолько сильна, что даже свет не может вырваться наружу. Граница этой области называется горизонтом событий — точкой невозврата.

Горизонт событий Стрельца А* имеет радиус около 12 миллионов километров — примерно как расстояние от Солнца до Меркурия. В этом объёме сжата масса четырёх миллионов звёзд, подобных нашему Солнцу.

Увидеть Sgr A* обычным телескопом невозможно. Между нами и центром Галактики — плотные облака пыли и газа, поглощающие видимый свет. Сверхмассивная чёрная дыра проявляет себя только в радио-, инфракрасном и рентгеновском диапазонах.

Как звёзды выдали тайну Стрельца А*

В 1990-х годах два независимых коллектива — под руководством Райнхарда Генцеля в Германии и Андреа Гез в США — начали методично фотографировать центр Галактики. Год за годом, снимок за снимком они отслеживали движение звёзд в сердце Млечного Пути.

Картина оказалась невероятной: звёзды носятся вокруг невидимой точки со скоростями до 7 650 километров в секунду — 2,5% скорости света, в 30 раз быстрее МКС. Звезда S0-2 совершала полный оборот вокруг невидимого объекта всего за 16 лет. Расчёты дали однозначный ответ: в центре находится объект массой четыре миллиона солнечных масс, сжатый до размеров Солнечной системы. Ничем, кроме чёрной дыры, это объяснить нельзя.

В 2020 году Генцель и Гез получили Нобелевскую премию по физике. Эйнштейн оказался прав — снова.

Эйнштейн и Стрелец А*: проверка общей теорией относительности

В 2018 году звезда S0-2 прошла в максимальной близости от Стрельца А*. Астрономы ждали этого момента годами.

В момент сближения свет от звезды пришёл к нам чуть более «красным», чем ожидалось. Это гравитационное красное смещение — эффект, предсказанный общей теорией относительности ещё в 1915 году. Суть проста: чем сильнее гравитация, тем сильнее она «растягивает» световые волны, сдвигая их в красную сторону спектра.

Это было первое прямое наблюдение такого эффекта вблизи сверхмассивной чёрной дыры. Теория относительности выдержала экзамен в самых экстремальных условиях нашей Галактики.

Первое фото Стрельца А*: восемь телескопов против одной чёрной дыры

12 мая 2022 года команда Event Horizon Telescope опубликовала снимок, которого ждал весь мир. Впервые в истории человечество увидело изображение Стрельца А*.

Event Horizon Telescope — не один телескоп, а сеть из восьми радиотелескопов, разбросанных по всей Земле: от Гавайев до Антарктиды. Работая синхронно, они создают виртуальный телескоп размером с нашу планету. Его разрешение — как если бы вы с Земли разглядели монету, лежащую на Луне.

На снимке — светящееся кольцо раскалённого газа вокруг тёмного пятна: тень горизонта событий. Изображение совпало с теоретическими предсказаниями с пугающей точностью.

Тихий монстр: загадки сверхмассивной чёрной дыры в Млечном Пути

Стрелец А* — странная чёрная дыра. По меркам своего класса она удивительно спокойна.

Чёрная дыра в центре галактики M87, сфотографированная первой в 2019 году, в 1 600 раз массивнее и светит в миллиарды раз ярче. Вокруг неё крутится огромный аккреционный диск — раскалённый до миллионов градусов поток газа и плазмы, непрерывно падающий в дыру.

У Стрельца А* такого «меню» нет. Она поглощает совсем мало материала — возможно, вокруг просто нет достаточно плотного газового облака, а аккреционный диск практически отсутствует. Иногда случаются вспышки: яркость в рентгеновском диапазоне резко возрастает в сто и более раз, — но потом всё затихает. Что именно их запускает, учёные пока не знают.

Наша чёрная дыра, наша история

Почти все крупные галактики во Вселенной имеют сверхмассивную чёрную дыру в центре. Это не случайность: чёрные дыры и галактики росли вместе, влияя друг на друга. Масса чёрной дыры составляет примерно одну тысячную от массы всей галактики — и это соотношение соблюдается с поразительной точностью по всей наблюдаемой Вселенной.

Стрелец А* — ближайшая к нам сверхмассивная чёрная дыра в Млечном Пути. Свет от неё идёт 26 673 года: на снимке 2022 года мы видим её такой, какой она была ещё во времена неандертальцев.

Сейчас учёные продолжают наблюдения: Event Horizon Telescope готовит новые снимки с улучшенным разрешением, телескоп Джеймса Уэбба следит за звёздами в её окрестностях, рентгеновские обсерватории фиксируют каждую вспышку. Главный вопрос пока без ответа: как быстро вращается Стрелец А*? Спин чёрной дыры — ключ к пониманию её истории. Ответ, возможно, уже ждёт нас в данных, которые собираются прямо сейчас.

Часто задаваемые вопросы о Стрельце А*

Опасна ли Стрелец А* для Земли?
Нет. Несмотря на колоссальную массу, Стрелец А* находится на расстоянии около 26 000 световых лет от нас. На таком удалении её гравитационное воздействие на Солнечную систему ничтожно мало — не больше, чем у любой другой далёкой звезды. Чтобы чёрная дыра представляла угрозу, нужно оказаться в непосредственной близости от горизонта событий.

Когда была открыта Стрелец А*?
Радиоисточник в центре Галактики был обнаружен ещё в 1974 году астрономами Брюсом Балликом и Робертом Брауном. Однако доказать, что за ним скрывается именно сверхмассивная чёрная дыра, удалось лишь в 1990–2000-х годах — благодаря наблюдениям за орбитами звёзд, в частности S0-2. За это открытие Райнхард Генцель и Андреа Гез получили Нобелевскую премию по физике в 2020 году.

Почему Стрелец А* такая тихая по сравнению с другими чёрными дырами?
Активность чёрной дыры зависит от количества поглощаемого вещества. Вокруг Стрельца А* сейчас нет плотного газового облака или массивного аккреционного диска, поэтому она «голодает». Астрономы полагают, что в прошлом она была значительно активнее — и, возможно, снова проявит себя, когда в её окрестностях появится достаточно материала.

Что показало первое фото Стрельца А* в 2022 году?
На снимке, полученном телескопом Event Horizon Telescope, видно светящееся кольцо раскалённого газа вокруг тёмной области — тени горизонта событий. Изображение подтвердило теоретические предсказания общей теории относительности и стало первым прямым визуальным свидетельством существования сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути.