Галактический центр -Galactic Center

Галактический центр, видимый одним из инфракрасных телескопов 2MASS, расположен в яркой верхней левой части изображения.
Отмечено расположение галактического центра.
Звездная карта ночного неба в направлении Галактического центра.

Галактический центр ( или Галактический центр ) — это центр вращения, барицентр галактики Млечный Путь . Его центральный массивный объектсверхмассивная черная дыра массой около 4 миллионов солнечных , которую называют Стрельцом А* , компактный радиоисточник , находящийся почти точно в центре вращения галактики. Галактический центр находится примерно в 8 килопарсеках (26 000 световых лет) от Земли в направлении созвездий Стрельца , Змееносца и Скорпиона. , где Млечный Путь кажется наиболее ярким, визуально близко к Скоплению Бабочки (M6) или звезде Шаула , к югу от Туманности Трубка .

В пределах одного парсека от Галактического центра находится около 10 миллионов звезд , в которых преобладают красные гиганты , со значительной популяцией массивных сверхгигантов и звезд Вольфа-Райе, возникших в результате звездообразования в этом регионе около 1 миллиона лет назад. Звезды ядра представляют собой небольшую часть гораздо более широкой галактической выпуклости .

Открытие

Из-за межзвездной пыли на луче зрения Галактический центр нельзя изучать в видимом , ультрафиолетовом или мягком (низкоэнергетическом) рентгеновском диапазоне . Доступная информация о галактическом центре получена из наблюдений в гамма-лучах , жестком (высокоэнергетическом) рентгеновском, инфракрасном , субмиллиметровом и радиодиапазонах .

В этом панорамном видео подробно рассматривается огромное изображение центральных частей Млечного Пути, полученное путем объединения тысяч изображений, полученных с телескопа ESO VISTA на Паранале в Чили, и сравнивается с изображением в видимом свете. Поскольку у VISTA есть камера, чувствительная к инфракрасному свету, она может видеть большую часть пыли, блокирующей обзор в видимом свете, хотя на этом снимке все еще хорошо видны многие более непрозрачные нити пыли.

Иммануил Кант заявил в «Всеобщей естественной истории и теории неба» (1755 г.), что большая звезда находится в центре Галактики Млечный Путь и что Сириус может быть звездой. Харлоу Шепли заявил в 1918 году, что ореол шаровых скоплений, окружающих Млечный Путь, кажется, сосредоточен на звездных роях в созвездии Стрельца, но темные молекулярные облака в этом районе загораживают поле зрения для оптической астрономии. В начале 1940-х годов Уолтер Бааде из обсерватории Маунт-Вилсон воспользовался отключением электроэнергии во время войны в соседнем Лос-Анджелесе, чтобы провести поиск центра с помощью 100-дюймового (250 см) телескопа Хукера . Он обнаружил, что рядом со звездой Альнасл (Гамма Стрельца) в полосах межзвездной пыли имеется пустота шириной в один градус, которая обеспечивает относительно четкое представление о роях звезд вокруг ядра Галактики Млечный Путь. С тех пор эта щель известна как Окно Бааде .

В Довер-Хайтс в Сиднее, Австралия, группа радиоастрономов из Отделения радиофизики CSIRO под руководством Джозефа Лейда Поуси использовала « морскую интерферометрию », чтобы обнаружить некоторые из первых межзвездных и межгалактических радиоисточников, включая Тельца А , Деву . А и Центавр А. К 1954 году они построили 80-футовую (24-метровую) стационарную параболическую антенну и использовали ее для подробного изучения протяженного чрезвычайно мощного пояса радиоизлучения, обнаруженного в Стрельце. Они назвали интенсивный точечный источник рядом с центром этого пояса Стрельцом А и поняли, что он расположен в самом центре Галактики, несмотря на то, что он находился примерно в 32 градусах к юго-западу от предполагаемого галактического центра того времени.

В 1958 году Международный астрономический союз (МАС) решил принять положение Стрельца А в качестве истинной нулевой точки координат системы галактической широты и долготы . В экваториальной системе координат местонахождение: RA 17 ч 45 м 40,04 с , Dec −29° 00′ 28,1″ ( эпоха J2000 ).

В июле 2022 года астрономы сообщили об обнаружении огромного количества пребиотических молекул , включая РНК , в галактическом центре Галактики Млечный Путь .

Расстояние до галактического центра

Анимация галактики с перемычкой, такой как Млечный Путь, демонстрирующая наличие Х-образной выпуклости. Х-образная форма простирается примерно на половину радиуса стержня. Он виден непосредственно, когда полоса видна сбоку, но когда наблюдатель находится близко к длинной оси полосы, ее нельзя увидеть напрямую, и о ее присутствии можно судить только по распределению яркости звезд вдоль заданного направления.

Точное расстояние между Солнечной системой и галактическим центром неизвестно, хотя оценки с 2000 года остаются в диапазоне 24–28,4 килосветовых года (7,4–8,7 килопарсека ). Последние оценки с помощью геометрических методов и стандартных свечей дают следующие расстояния до центра Галактики:

  • 7,4 ± 0,2 (стат) ± 0,2 (сист) или7,4 ± 0,3 кпк (≈24 ±тыс. лет )
  • 7,62 ± 0,32 кпк (≈24,8 ± 1 тыс. лет )
  • 7,7 ± 0,7 кпк (≈25,1 ± 2,3 кл. лет )
  • 7,94 или8,0 ± 0,5 кпк (≈26 ± 1,6 кл. лет )
  • 7,98 ± 0,15 (стат) ± 0,20 (систем) или8,0 ± 0,25 кпк (≈26 ± 0,8 кл. лет )
  • 8,33 ± 0,35 кпк (≈27 ± 1,1 кл. лет )
  • 8,0 ± 0,3 кпк (≈25,96 ± 0,98 кл. лет )
  • 8,7 ± 0,5 кпк (≈28,4 ± 1,6 кл. лет )
  • 8,122 ± 0,031 кпк (≈26,49 ± 0,1 кл. лет )
  • 8,178 ± 0,013(стат) ± 0,022(сист) кпк (≈26,67 ± 0,1 кл. л.н. )

Точному определению расстояния до центра Галактики, установленному по переменным звездам (например , переменным типа RR Лиры ) или стандартным свечам (например , звездам красного сгущения ), препятствуют многочисленные эффекты, в том числе: неоднозначный закон покраснения ; смещение в сторону меньших значений расстояния до галактического центра из-за предпочтительной выборки звезд по направлению к ближней стороне галактической выпуклости из-за межзвездного поглощения ; и неопределенность в характеристике того, как среднее расстояние до группы переменных звезд , обнаруженных в направлении галактической выпуклости, связано с расстоянием до галактического центра.

Природа перемычки Млечного Пути , которая проходит через Галактический центр, также активно обсуждается, при этом оценки ее полудлины и ориентации колеблются от 1–5 кпк (короткая или длинная перемычка) до 10–50 °. Некоторые авторы утверждают, что Млечный Путь состоит из двух отдельных перемычек, одна из которых расположена внутри другой. Полоса очерчена звездами красного сгущения (см. также красный гигант ); однако переменные RR Lyrae не прослеживают видную галактическую полосу. Перемычка может быть окружена кольцом, называемым кольцом 5 кпк , которое содержит большую часть молекулярного водорода, присутствующего в Млечном Пути, и большую часть активности звездообразования Млечного Пути. Если смотреть из галактики Андромеды , это будет самая яркая особенность Млечного Пути.

Сверхмассивная черная дыра

В ярко-белой области справа от центра изображения находится сверхмассивная черная дыра. Эта составная фотография охватывает около половины градуса.

Сложный астрономический радиоисточник Стрелец А , по-видимому, расположен почти точно в центре Галактики и содержит интенсивный компактный радиоисточник Стрелец А* , который совпадает со сверхмассивной черной дырой в центре Млечного Пути. Аккреция газа на черную дыру , вероятно, с участием аккреционного диска вокруг нее, высвободит энергию для питания радиоисточника, который сам намного больше черной дыры.

Сверхмассивная черная дыра Стрелец A* , полученная телескопом Event Horizon .

Исследование 2008 года, в ходе которого были соединены радиотелескопы на Гавайях, в Аризоне и Калифорнии ( интерферометрия со сверхдлинной базой ), показало, что диаметр Стрельца A* составляет 44 миллиона километров (0,3 а.е. ). Для сравнения, радиус орбиты Земли вокруг Солнца составляет около 150 миллионов километров (1,0 а.е. ), тогда как расстояние Меркурия от Солнца при максимальном сближении ( перигелии ) составляет 46 миллионов километров (0,3 а.е.). Таким образом, диаметр радиоисточника чуть меньше расстояния от Меркурия до Солнца.

Ученые из Института внеземной физики им. Макса Планка в Германии с помощью чилийских телескопов подтвердили существование сверхмассивной черной дыры в Галактическом центре массой порядка 4,3 миллиона масс Солнца . Более поздние исследования оценили массу в 3,7 миллиона или 4,1 миллиона солнечных масс.

5 января 2015 года НАСА сообщило о наблюдении рентгеновской вспышки в 400 раз ярче, чем обычно, что является рекордом, от Стрельца A *. По мнению астрономов, необычное событие могло быть вызвано распадом астероида , упавшего в черную дыру, или запутыванием силовых линий магнитного поля в газе, втекающем в Стрелец А*.

Звездное население

Галактический центр Млечного Пути и метеор

Центральный кубический парсек вокруг Стрельца A* содержит около 10 миллионов звезд . Хотя большинство из них - старые красные гиганты , Галактический Центр также богат массивными звездами . К настоящему времени здесь идентифицировано более 100 OB -звезд и звезд Вольфа-Райе . Похоже, что все они образовались в результате единого звездообразования несколько миллионов лет назад. Существование этих относительно молодых звезд стало неожиданностью для экспертов, которые ожидали, что приливные силы центральной черной дыры помешают их образованию. Этот парадокс молодости еще более заметен для звезд, находящихся на очень тесных орбитах вокруг Стрельца A*, таких как S2 и S0-102 . Сценарии, призванные объяснить это формирование, включают либо звездообразование в массивном звездном скоплении, смещенном от галактического центра, которое после образования мигрировало бы к своему нынешнему местоположению, либо звездообразование в массивном компактном газовом аккреционном диске вокруг центральной черной дыры. Текущие данные свидетельствуют в пользу последней теории, поскольку образование через большой аккреционный диск с большей вероятностью приведет к наблюдаемому дискретному краю молодого звездного скопления на расстоянии примерно 0,5 парсека. Большинство из этих 100 молодых массивных звезд, по-видимому, сосредоточены в пределах одного или двух дисков, а не распределены случайным образом в пределах центрального парсека. Это наблюдение, однако, не позволяет сделать определенные выводы на данный момент.

В настоящее время звездообразование в Галактическом центре не происходит, хотя околоядерный диск из молекулярного газа, который вращается вокруг Галактического центра на расстоянии двух парсеков, кажется довольно благоприятным местом для звездообразования. Работа, представленная в 2002 году Энтони Старком и Крисом Мартином, по картированию плотности газа в районе 400 световых лет вокруг Галактического центра выявила аккумулирующее кольцо с массой в несколько миллионов раз больше массы Солнца и близкой к критической плотности для звездообразования . Они предсказывают, что примерно через 200 миллионов лет в Галактическом центре произойдет вспышка звездообразования , когда многие звезды будут быстро формироваться и превращаться в сверхновые со скоростью, в сто раз превышающей текущую. Эта вспышка звездообразования может также сопровождаться образованием галактических релятивистских струй при падении вещества в центральную черную дыру . Считается, что Млечный Путь подвергается такой звездообразованию каждые 500 миллионов лет.

Помимо парадокса молодости, существует еще и «загадка старости», связанная с распределением старых звезд в Галактическом Центре. Теоретические модели предсказывали, что старые звезды, которых намного больше, чем молодых, должны иметь резко возрастающую плотность вблизи черной дыры, так называемый касп Бахколла-Вольфа . Вместо этого в 2009 г. было обнаружено, что плотность старых звезд достигает пика на расстоянии примерно 0,5 парсека от Sgr A*, а затем падает внутрь: вместо плотного скопления имеется «дыра» или ядро ​​вокруг черной звезды. отверстие. Было выдвинуто несколько предложений, объясняющих это загадочное наблюдение, но ни одно из них не является полностью удовлетворительным. Например, хотя черная дыра пожирала бы звезды рядом с собой, создавая область с низкой плотностью, эта область была бы намного меньше парсека. Поскольку наблюдаемые звезды составляют часть от общего числа, теоретически возможно, что общее звездное распределение отличается от наблюдаемого, хотя правдоподобных моделей такого рода еще не было предложено.

Гамма- и рентгеновские излучающие пузыри Ферми

Галактические гамма- и рентгеновские пузыри
Гамма- и рентгеновские пузыри в центре галактики Млечный Путь: Вверху: иллюстрация; Внизу: видео.

В ноябре 2010 года было объявлено, что по обеим сторонам ядра галактики Млечный Путь были обнаружены две большие эллиптические лопастные структуры из энергичной плазмы , называемые «пузырями», которые излучают гамма- и рентгеновские лучи. Эти так называемые «пузыри Ферми» простираются примерно на 25 000 световых лет выше и ниже центра Галактики. Рассеянный гамма-туман в галактике мешал предыдущим наблюдениям, но группа исследователей под руководством Д. Финкбайнера, опираясь на исследования Г. Доблера, решила эту проблему. Премия Бруно Росси 2014 года была присуждена Трейси Слейер , Дугласу Финкбайнеру и Мэн Су «за открытие в гамма-лучах большой непредвиденной галактической структуры, называемой пузырями Ферми ».

Происхождение пузырей выясняется. Пузыри связаны и, по-видимому, связаны посредством переноса энергии с галактическим ядром столбчатыми структурами энергетической плазмы, получившими название «дымоходы». Их видели в видимом свете, а оптические измерения были проведены впервые в 2020 году.

Галерея

В мае 2021 года НАСА опубликовало новые изображения Галактического центра, основанные на обзорах рентгеновской обсерватории Чандра и других телескопов. Изображения имеют размер около 2,2 градуса (1000 световых лет) в поперечнике и 4,2 градуса (2000 световых лет) в длину.

Панорама Галактического центра основана на предыдущих обзорах рентгеновской обсерватории Чандра и других телескопов. На первом изображении рентгеновские лучи от Чандры окрашены в оранжевый, зеленый и фиолетовый цвета, показывая разную энергию рентгеновского излучения, а радиоданные от MeerKAT — серые. На следующих изображениях показаны одиночные (широкополосные) цвета: рентгеновские данные Chandra выделены розовым цветом, а радиоданные MeerKAT — синим.
Составное размеченное изображение.
Составное изображение.
Рентгеновское и радио одноцветное композитное изображение.
Радио одного цвета.
Окрестности Галактического Центра (карта сверху).
Окрестности Галактического Центра (карта сверху).

Смотрите также

Примечания и ссылки

дальнейшее чтение

Нажимать

внешние ссылки

Координаты : Карта звездного неба 17 ч 45 м 40,04 с , −29° 00′ 28,1″