Құс жолындағы аса массивті қара құрдымды қоршап тұрған қызған материалдың бірінші фотосы, Мерген А*. Қара құрдымның өзінен ешбір жарық шыға алмайды.
EVENT HORIZON TELESCOPE COLLABORATION
Жер ғаламшары орналасқан Құс жолы галактикасы құпияға толы. Біздің Галактикамыздың ортасында төрт миллион жұлдыздың салмағымен бірдей, өте үлкен, көлемді қара құрдым бар. Айналмалы материяның жарқыраған дискісімен қоршалған бұл ғарыштық уақыт шұңқыры, әдетте, орбиталық газ, шаң және жұлдыздардың шымылдығымен жасырылған.
Бірақ Event Horizon Telescope (EHT) деген жер телескоптар жүйесін пайдаланған ғалымдар, галактиканың жүрегіне тікелей қарап, бүгін олар қара құрдым сұлбасының алғашқы бейнесін ұсынды. 2017 жылы жүргізілген бақылаулар Astrophysical Journal Letters-те жарияланып, бірқатар ғылыми мақалаларды қамтыған.
«Бүгін Event Horizon телескопы сіздермен біздің галактикамыздың орталығындағы қара құрдымның алғашқы тікелей бейнесін, Мерген A*-мен бөлісуге қуанышты», – деді Аризона университетінің қызметкері Фериал Өзел осы жетістік туралы баспасөз брифингінде. «Мен осы құбылысты 20 жыл бұрын байқап, түсінуге тырысқанмын. Бірақ осы уақытқа дейін бізде Мерген А*-ның шынымен қара құрдым болғанын растайтын тікелей сурет болған жоқ»- деп қосты.
Суретте қара құрдымды қоршап тұрған жарқыраған материяның қиғаш сақинасы – Sagittarius A* («Мерген А-жұлдыз) деп аталатын қара құрдымның көлеңкесі көрсетілген Кескін жұлдыздар, планеталар, шаң және тіпті жарық қара құрдымның мәңгілікке жоғалып кететін нүктесіне дейін созылған.
«Қара құрдымға тым жақын орналасқан Жарық оны сіңіре алатындай жақын, ақыр соңында оның көкжиегін кесіп өтіп, ортасында тек қара бос орын қалдырады», – деді Өзел.
Event Horizon телескопымен алынған сурет 200-ден астам ғалымның жаһандық ынтымақтастығының нәтижесі. 2019 жылы бірлескен жұмыс барысында дәл осындай қара құрдым M87 галактикасында, 50 миллион жарық жыл қашықтықта байқалған екен. Осы тарихи суретте алғаш қара құрдымның бейнесі тікелей көрінген болатын және екі сурет те бүкіл әлемдегі сегіз обсерваторияның деректерін біріктіру арқылы жасалып, іс жүзінде Жер шарын бір алып телескопқа айналдырды.
Хабарландырудан бірнеше минут өткен соң бүкіл әлем бойынша қара құрдымның зерттеушілері бұл керемет суретті жоғары бағалаған. «Қара тесік айналасындағы сақинаның тамаша бейнесі!!!!!». UCLA астрономы, Мерген A* зерттеуі үшін физика бойынша 2020 жылғы Нобель сыйлығын алған Андреа Гез National Geographic электрондық поштасына «EHT командасына қошемет» деген хат жіберді.
Қолында екінші қара құрдымның суреті бар ғалымдар біз білетін физиканың, әсіресе Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясының аса массивтік қара құрдымды қоршап тұрған төтенше жағдайларға төте бере ме деген зерттеуді жалғастыра алады. Осы жаңа бақылауларды M87 бақылауларымен салыстыра отырып, зерттеушілер әртүрлі массалардағы қара құрдымдардың қалай әрекет ететіні туралы көбірек біле алатын болды.
Амстердам университетінің қызметкері Сера Маркоф: «Мен PhD докторанты кезінде бұл қара құрдым туралы көп ойлаған едім», – дейді. «Сіз бір бағытта жұмыс жасайсыз, бірақ бұл нәтижесіз болады, ал содан кейін кенеттен сіз нағыз қара құрдымның бейнесіне таңданасыз»- деп қосады ол .
Жермен шамалас телескоп
2017 жылдың сәуір айында ғалымдар сегіз обсерваторияның назарын Құс жолы галактикасының жүрегіне бағыттаған екен. Гавайи, Испания және Оңтүстік полюс арасында шашыраңқы орналасқан телескоптар Мерген А*-ны ұзақ уақыт бақылаған. Бақылау нәтижелері жиналған соң, ғалымдар өте ұзақ базалық интерферометрия деп аталатын әдісті қолдана отырып, әрбір телескоптан алынған деректі біріктіру арқылы қорытынды кескінді жасай алған.
Мерген A* бейнесінің жасалуы M87 қара құрдымына қарағанда бірнеше есе қиынырақ болды. Нақтырақ айтатын болсақ, Мерген А өз галактикасында үлкен құбылыс болғанымен, салыстырмалы түрде ол супермассивті қара құрдымдардан бірнеше есе кіші – M87 қара құрдымынан шамамен 1500 есе жеңіл.
Тағы бір салыстыруға көз жүгіртсек, массасы 6,5 миллиард күн болатын М87 қара құрдымы Күн жүйесінің ортасына қойылса, ол Күнмен жердің арасынан 130 есе алыс қашықтықтағы барлық дүниені жоятын еді; Ал Мерген А* тіпті Меркурий орбитасын да толтыра алмайды екен.
Мерген А* Құс жолының орталығындағы шаң және газбен жақсы жасырылған, ал жергілікті орта өте құбылмалы екен – құйынды, турбулентті, алауланған. Бұл бақылауларды бір суретке біріктіруді қиындатады. Аризона университетінің астрофизигі Димитриос Псалтис: «Ұсақ қара құрдымдардың айналасындағы заттар жылдамырақ қозғалады», – дейді.
Қуанышқа орай, Мерген А* қорытынды бейнені алу үшін «ынтымақтастыққа» келген.
Галактика кіндігіндегі құрдым
Жаңа сурет біздің галактикамыздың ортасындағы гравитациялық ағынның кейбір негізгі бөлшектерін, соның ішінде оның айналу бағытын нақтырақ көрсетіп, қара құрдымның жоғарғы бөлігі немесе сіздің көзқарасыңызға байланысты төменгі бөлігі тікелей жерге бағытталғанын дәлелдейді. Сондай-ақ, қара құрдымның массасы осыған дейін жұлдыздарды зерттеу арқылы табылған өлшеммен шамалас болып шыққан.
Деректер сонымен қатар бұл қара құрдымның ғарышқа бөлшектердің қуатты ағынын шығармайтындығын көрсетеді, ал бұл М87-ні қоса алғанда, осы сияқты қара құрдымдарға тән әдеттегі қасиет.
«Сонымен, пікірталас қазір жалғасуда: Мерген а* реактивті ағынға ие ме? Ол өте кішкентай және әлсіз болғандықтан ағынды байқау қиын ба?»- деп таңданады Маркофф. «Біз көріп отырғанымыздай, біздің модельдер реактивті ағынның болуын болжайды»- деп қосады.
Аса массивті қара құрдымдарға келетін болсақ, Мерген A* EHT бақылай алатын ең аз бағаланған нысан болып шықты. Тым жақын келген кез-келген материяны ашкөздікпен жұтудың орнына, ол белсенділігін төмендетіп, жақын маңдағы жұлдыздар шығаратын жұлдызды желдің бөлшектерімен ғана қоректенеді және көрінетін сақинаны қалыптастыру үшін жеткілікті тозаң жұтады. Дегенмен, көптеген дәлелдер Мерген А* бұрын әлдеқайда белсенді болғанын көрсетеді.
«Біз қара құрдымдардың белсенділік циклінен өтетінін білеміз. Мұны галактика шоғырындағы аса массивті қара құрдымдарға қараған кезде анық көреміз», – дейді Маркофф. «Біз олардың белсенді циклдары кезінде айналасындағы газда шығаратын көпіршіктерді көреміз және олар бұл көпіршіктерді әрбір жүз миллион жыл сайын немесе сол шамада шығарып тұратын сияқты. Демек, қосу-өшіру тетігі бар»
Мерген А*-ның мұндай жарылыстары мен сөніп-қосылулары жұлдызаралық ортадағы молекулаларда ғасырлық із қалдырған болып шықты. Ғалымдар қара құрдымның белсенділігі оның тұтынатын материал мөлшеріне тікелей байланысты екенін білсе де, бұл процесс қалай жұмыс істейтіні әлі түсініксіз.
Ғалымдардың Мерген А*-ны қоршап тұрған хаотикалық иірімді түсінуінің бір жолы – оны күнмен салыстыру. Күннің массасы әлдеқайда аз болғанымен, оның турбуленттілігі, бұрмаланған магнит өрістері, алаулары мен атқылаулары және жарылғыш газдар астрономдарға аса массивті қара құрдымдардың айналасындағы физика туралы көбірек білуге көмектесе алады.
«Әрине, бұл экстремалды режим», – дейді Маркофф. – Бірақ менің ойымша, күн физикасынан білгендеріміздің көп бөлігін қара құрдымдарды зерттеуде қолдана аламыз».
Барлық пішіндер мен өлшемдерде
Ғалымдар M87 және Мерген А* қара құрдымдарының айырмашылықтары мен ұқсастықтарын көбірек білу арқылы қара құрдымдардың популяциясын жақсы түсіне аламыз деп үміттенеді. Егер болжамдар, теориялар әртүрлі мөлшердегі қара құрдымдар үшін жарамды болса, онда ғалымдар бұл теорияларды анық көрінбейтін нысандарды зерттеуге қолдана алады.
«Біздің ғылымда тексеру өте қиын. Біз қара құрдымға ұшып барып, «Әй, мынау шынымен сол жағдай ма?» деп ойлай алмаймыз. Бірақ мынау біздің осы жерде істей алғанымыз», – дейді Маркофф.
Екі қара құрдым физиктерге Альберт Эйнштейннің 1916 жылғы жалпы салыстырмалылық теориясын тексеруге мүмкіндік ашады. Қара құрдымдар – теория болжамдарының бірі және Эйнштейннің өзі өзі оған күмәнмен қараған. Бірақ кванттық аймақтағы кейбір жұмбақтардан басқа, жалпы салыстырмалылық әлі күнге дейін күрделі астрофизикалық жағдайларда да сақталып келеді.
«Егер сіз ғаламда 1500 масса айырмашылығы бар кез-келген екі нәрсені алсаңыз: алып планета мен кішкентай астероид, үлкен галактика мен кішкентай галактика, құмырсқа мен піл, кішкентай тас пен тау бірдей көлемге ешқашан ие бола алмайды: «, – дейді Псалтис.
автор: Надиа Дрейк
Қазақ тіліне аударған Еркебұлан Тазабек