Галактический центр

Галакти́ческий центр — сравнительно небольшая область в центре нашей Галактики, радиус которой составляет около 1000 парсеков и свойства которой резко отличаются от свойств других её частей. Образно говоря, галактический центр — это космическая «лаборатория», в которой и сейчас происходят процессы звёздообразования и в которой расположено ядро, когда-то давшее начало конденсации нашей звёздной системы.

Расположение

Комплекс радиотелескопов Atacama Large Millimeter Array в Чили на фоне Галактического центра

Галактический центр находится на расстоянии около 8 килопарсек от нашей Солнечной системы^[1] в направлении созвездия Стрельца. В галактической плоскости сосредоточено большое количество межзвёздной пыли, из-за которой свет, идущий от галактического центра, ослабляется на 30 звёздных величин, то есть в 10¹² раз. Поэтому центр невидим в оптическом диапазоне — невооружённым глазом и при помощи оптических телескопов. Галактический центр наблюдается в радиодиапазоне, а также в диапазонах инфракрасных, рентгеновских и гамма-лучей. Первое изображение ядра Галактики было получено в конце 1940-х годов А. А. Калиняком, В. И. Красовским и В. Б. Никоновым в инфракрасном диапазоне спектра^[2]^[3].

Экваториальные координаты Галактического центра (эпоха J2000.0):

Прямое восхождение : 17^ч 45^м 40.04^с
Склонение: −29° 00′ 28.1″

Состав галактического центра

Самой крупной особенностью галактического центра является находящийся там звёздный балдж в форме эллипсоида вращения, большая полуось которого лежит в плоскости Галактики, а малая — на её оси. Балдж (от англ. bulge — «вздутие») — внутренний, яркий сфероидальный компонент спиральных галактик. Размер его колеблется от сотен парсеков до нескольких килопарсеков. Балдж галактики состоит в основном из старых звёзд, движущихся по вытянутым орбитам.

Отношение полуосей равно примерно 0,4. Орбитальная скорость звёзд на расстоянии около килопарсека составляет примерно 270 км/с, а период обращения — около 24 млн лет. Исходя из этого получается, что масса центрального скопления составляет примерно 10 млрд масс Солнца. Концентрация звёзд скопления резко увеличивается к центру. Звёздная плотность изменяется примерно пропорционально R^−1,8 (R — расстояние от центра). На расстоянии около килопарсека она составляет несколько солнечных масс в кубическом парсеке, в центре — более 300 тыс. солнечных масс в кубическом парсеке (для сравнения, в окрестностях Солнца звёздная плотность составляет около 0,07 солнечной массы на кубический парсек).

От скопления отходят спиральные газовые рукава, простирающиеся на расстояние до 3 — 4,5 тысяч парсеков. Рукава вращаются вокруг галактического центра и одновременно удаляются в стороны с радиальной скоростью около 50 км/с. Кинетическая энергия движения составляет 10⁵⁵ эрг.

Внутри скопления обнаружен газовый диск радиусом около 700 парсеков и массой около ста миллионов масс Солнца. Внутри диска находится центральная область звёздообразования.

Галактический центр Млечного Пути в инфракрасном диапазоне.

Ближе к центру находится вращающееся и расширяющееся кольцо из молекулярного водорода, масса которого составляет около ста тысяч масс Солнца, а радиус — около 150 парсеков. Скорость вращения кольца составляет 50 км/с, а скорость расширения — 140 км/с. Плоскость вращения наклонена к плоскости Галактики на 10 градусов.

По всей вероятности, радиальные движения в галактическом центре объясняются взрывом, произошедшим там около 12 млрд лет назад.^{[источник не указан 184 дня]}

Распределение газа в кольце — неравномерное, образующее огромные газопылевые облака. Крупнейшим облаком является комплекс Стрелец B2, находящийся на расстоянии 120 парсеков от центра. Диаметр комплекса составляет 30 парсеков, а масса — около 3 млн масс Солнца. Комплекс является крупнейшей областью звёздообразования в Галактике. В этих облаках обнаружены все виды молекулярных соединений, встречающихся в космосе.

Ещё ближе к центру находится центральное пылевое облако радиусом около 15 парсек. В этом облаке периодически наблюдаются вспышки излучения, природа которых неизвестна, но которые свидетельствуют о происходящих там активных процессах.

Практически в самом центре находится компактный источник нетеплового излучения Стрелец A*, радиус которого составляет 0,0001 парсека (около 20,6 а. е.), а яркостная температура — около 10 млн градусов. Радиоизлучение этого источника, по-видимому, имеет синхротронную природу. Временами наблюдаются быстрые изменения потока излучения. Нигде в другом месте Галактики подобных источников излучения не обнаружено, зато подобные источники имеются в ядрах других галактик.

С точки зрения моделей эволюции галактик их ядра являются центрами их конденсации и начального звёздообразования. Там должны находиться самые старые звёзды. По всей видимости, в самом центре ядра Галактики находится сверхмассивная чёрная дыра массой (4,31 ± 0,36)⋅10⁶ масс Солнца, что показано исследованием орбит близлежащих звёзд^[4]^[5]. Излучение источника Стрелец А* вызвано аккрецией газа на чёрную дыру, радиус излучающей области (аккреционный диск, джеты) не более 45 а. е.

В 2016 году японские астрофизики сообщили об обнаружении в Галактическом центре второй гигантской чёрной дыры. Эта чёрная дыра находится в 200 световых годах от центра Млечного Пути. Наблюдаемый астрономический объект с облаком занимает область пространства диаметром 0,3 светового года, а его масса составляет 100 тысяч масс Солнца. Пока точно не установлена природа этого объекта — это чёрная дыра или иной объект^[6].

В 2018 году на основе данных наблюдений рентгеновской космической лаборатории Chandra в Галактическом центре было обнаружено 12 маломассивных рентгеновских двойных систем, одним из компонентов которых с высокой вероятностью могут быть чёрные дыры звёздной массы. Возможно, на расстоянии 1 парсека от сверхмассивной чёрной дыры, которая связана с компактным радиоисточником Стрелец А*, может находиться 10—20 тыс. чёрных дыр^[7]^[8].

В галактическом центре имеется три возможных кандидата в чёрные дыры средней массы: HCN–0.009–0.044, IRS13E и CO–0.40–0.22^[9].

Примечания

↑ R. Abuter; A. Amorim; M. Bauböck; J. P. Berger; H. Bonnet; W. Brandner; et al. (The GRAVITY collaboration) (April 2019). "A geometric distance measurement to the Galactic center black hole with 0.3% uncertainty". Astronomy & Astrophysics. 625: L10. arXiv:1904.05721. Bibcode:2019A&A...625L..10G. doi:10.1051/0004-6361/201935656. S2CID 119190574.
↑ Цесевич В. П. § 80. Млечный Путь и строение Галактики // Что и как наблюдать на небе. — 4-е изд. — М.: Наука, 1973. — 384 с. Архивировано 26 августа 2014 года.
↑ А. А. Калиняк, В. И. Красовский, В. Б. Никонов. Наблюдение области галактического центра в инфракрасных лучах // Доклады Академии наук СССР. — 1949. — Т. 66, вып. 1.
↑ UCLA Galactic Center Group (неопр.). Дата обращения: 14 марта 2007. Архивировано 29 января 2007 года.
↑ Gillessen, S.; Eisenhauer, F.; Trippe, S.; Alexander, T.; Genzel, R.; Martins, F.; Ott, T. Monitoring Stellar Orbits Around the Massive Black Hole in the Galactic Center (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2009. — Vol. 692. — P. 1075—1109. Архивировано 15 апреля 2019 года.
↑ Astronomers spot another giant black hole in our backyard | Science | AAAS (неопр.). Дата обращения: 16 января 2016. Архивировано 17 января 2016 года.
↑ Charles J. Hailey, Kaya Mori, Franz E. Bauer, Michael E. Berkowitz, Jaesub Hong & Benjamin J. Hord. A density cusp of quiescent X-ray binaries in the central parsec of the Galaxy Архивная копия от 12 декабря 2018 на Wayback Machine // Nature, volume 556, pages 70-73, (05 April 2018)
↑ Астрономы нашли 12 чёрных дыр в окрестностях центра Галактики (неопр.). Дата обращения: 10 февраля 2019. Архивировано 12 февраля 2019 года.
↑ Indication of Another Intermediate-mass Black Hole in the Galactic Center Архивная копия от 17 января 2019 на Wayback Machine, Draft version December 31, 2018 (PDF)

Литература

Физическая энциклопедия / под ред. А. М. Прохорова, ст. «Галактический центр»
Агекян Т. А. Звезды, галактики, метагалактика.
Каплан С. А., Пикельнер С. Б. Физика межзвездной среды. — М. — 1979
Кардашев Н. С. Феноменологическая модель ядра Галактики // в кн. Итоги науки и техники. Серия Астрономия, т. 24. — М. — 1983.
Melia Fulvio. The Black Hole in the Center of Our Galaxy, Princeton U Press, 2003 (англ.)
Eckart A., Schödel R., Straubmeier C. The Black Hole at the Center of the Milky Way. — London: Imperial College Press. — 2005 (англ.)
Melia Fulvio. The Galactic Supermassive Black Hole. — Princeton U Press, 2007 (англ.)

Ссылки

Рентгеновская обсерватория Чандра (англ.)
Группа по исследованию Галактического центра из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (англ.)
Группа по исследованию Галактического центра из Института космической физики имени Макса Планка (англ.)
статья The Black Hole at the Center of the Milky Way (англ.)
статья The dark heart of the Milky Way (англ.)
статья Dramatic Increase in Supernova Explosions Looms (англ.)
A simulation of the stars orbiting the Milky Way’s central massive black hole (англ.)

Веб-журнал Astronomy Picture of the Day

Видео

Сверхмассивная Чёрная дыра (англ. Supermassive Black Hole).
Движение звёзд вокруг Галактического центра Млечного Пути (англ. Star motion near Milky Way's galactic center).
Галактический центр: Скрытая Вселенная (англ. The Galactic Center: Hidden Universe).
Галактический центр и Стрелец A* — (слайд-шоу из изображений, полученных в обсерватории Чандра) (англ. Galactic Center & Sagittarius A*, Sequence of Chandra Images).
Есть ли во Млечном Пути Чёрные дыры? (нем. Gibt es Schwarze Löcher in der Milchstraße?) — запись телепередачи «alpha-Centauri».

[GRAVITY-1] R. Abuter; A. Amorim; M. Bauböck; J. P. Berger; H. Bonnet; W. Brandner; et al. (The GRAVITY collaboration) (April 2019). "A geometric distance measurement to the Galactic center black hole with 0.3% uncertainty". Astronomy & Astrophysics. 625: L10. arXiv:1904.05721. Bibcode:2019A&A...625L..10G. doi:10.1051/0004-6361/201935656. S2CID 119190574.

[Cesevich-2] Цесевич В. П. § 80. Млечный Путь и строение Галактики // Что и как наблюдать на небе. — 4-е изд. — М.: Наука, 1973. — 384 с. Архивировано 26 августа 2014 года.

[3] А. А. Калиняк, В. И. Красовский, В. Б. Никонов. Наблюдение области галактического центра в инфракрасных лучах // Доклады Академии наук СССР. — 1949. — Т. 66, вып. 1.

[4] UCLA Galactic Center Group (неопр.). Дата обращения: 14 марта 2007. Архивировано 29 января 2007 года.

[2009_Gillessen-5] Gillessen, S.; Eisenhauer, F.; Trippe, S.; Alexander, T.; Genzel, R.; Martins, F.; Ott, T. Monitoring Stellar Orbits Around the Massive Black Hole in the Galactic Center (англ.) // The Astrophysical Journal. — IOP Publishing, 2009. — Vol. 692. — P. 1075—1109. Архивировано 15 апреля 2019 года.

[6] Astronomers spot another giant black hole in our backyard | Science | AAAS (неопр.). Дата обращения: 16 января 2016. Архивировано 17 января 2016 года.

[7] Charles J. Hailey, Kaya Mori, Franz E. Bauer, Michael E. Berkowitz, Jaesub Hong & Benjamin J. Hord. A density cusp of quiescent X-ray binaries in the central parsec of the Galaxy Архивная копия от 12 декабря 2018 на Wayback Machine // Nature, volume 556, pages 70-73, (05 April 2018)

[8] Астрономы нашли 12 чёрных дыр в окрестностях центра Галактики (неопр.). Дата обращения: 10 февраля 2019. Архивировано 12 февраля 2019 года.

[9] Indication of Another Intermediate-mass Black Hole in the Galactic Center Архивная копия от 17 января 2019 на Wayback Machine, Draft version December 31, 2018 (PDF)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]