Аккреционный диск черной дыры в центре Млечного Пути вращается

Американские астрономы при помощи комплекса радиотелескопов ALMA получили изображение сверхмассивной черной дыры Стрелец A* и* доказали, что ее аккреционный диск вращается. Результаты наблюдений и расчетов были опубликованы на страницах Nature.
В центре Млечного Пути, в 26 тыс. световых лет от Земли, находится небольшой радиоисточник Стрелец A* диаметром в 6,7*109 км. Наблюдения за объектом в течение 16 лет показали, что его вес составляет порядка 4,3 млн солнечных масс. Результаты указывают на то, что в центре нашей галактики расположилась сверхмассивная черная дыра.
Существует несколько гипотез формирования черных дыр такой массы, одна из которых — аккреция вещества на черную дыру звездной массы. Трудность заключается в том, чтобы сконцентрировать достаточное количество вещества в малом объеме, для чего у материи должен быть очень малый начальный угловой момент — малое вращение. Вращающееся, раскаленное, излучающее рентген и падающее на черную дыру вещество создает аккреционный диск, благодаря которому в 2019 году участники коллаборации Event Horizon Telescope опубликовали изображение галактики М87, удаленной на 53,5 млн световых лет.
До сих пор астрономам удавалось зафиксировать сферический поток, состоящий из более горячего (107 °C) и менее горячего (102 — 104 °C) газа, но не доказательства его вращения.

На этот раз исследователи поставили себе задачу изучить более холодные облака газа. Комплекс радиотелескопов ALMA регистрировал излучение в спектральной линии водорода (1,3-миллиметровой рекомбинационной линии H30α) — единственном излучении, испускаемом «холодным» веществом. Фотоны этой длины испускаются, когда атомы водорода постоянно теряют и захватывают свои электроны обратно.
Анализ показал, что распределение фотонов у черной дыры напоминает продолговатый бублик с дыркой в центре — там, где находится черная дыра. С одной стороны от объекта поступает более длинноволновый свет (красное смещение), с другой — более коротковолновый (синее смещение). Сторона с красным смещением смещена на 0,11 угловую секунду к северо-востоку, а сторона с синим смещением смещена на такое же расстояние к юго-западу. Эти наблюдения могут говорить о том, что диск действительно вращается.
Дальнейшие расчеты показали, что вес аккреционного диска может составлять 0,00001−0,0001 солнечной массы (в зависимости от толщины диска), а скорость падения материала составляет 2.7x10-10 солнечных масс в год.