Олександр Коваленко
У центрі Чумацького Шляху розташована компактна надмасивна чорна діра масою близько 4,3 мільйона сонячних мас, відома як Стрілець A*. Вона знаходиться на відстані приблизно 27 тисяч світлових років від Сонячної системи і є найближчим до нас об’єктом такого класу, що дозволяє детально досліджувати його властивості.
Спостереження орбіт зір навколо цього об’єкта, а також пряме зображення тіні, отримане Телескопом горизонту подій, підтверджують його природу як чорної діри. У 2026 році нові дані виявили найшвидшу відому зорю на тісній орбіті та слабкий вітер, що виходить з її околиць.
Цей об’єкт перебуває у відносно спокійній фазі, проте його гравітаційний вплив формує динаміку центральної області галактики і слугує ключовою лабораторією для перевірки загальної теорії відносності.
У самому серці нашої галактики, у напрямку сузір’я Стрільця, зосереджена маса, еквівалентна мільйонам Сонць, у просторі, меншому за орбіту Меркурія. Цей об’єкт, позначений як Стрілець A* або Sgr A*, є надмасивною чорною дірою. Його існування випливає з вимірювань руху зір, які обертаються навколо невидимої точки з прискореннями, можливими лише за наявності надзвичайно щільного компактного тіла.
Чорна діра такого масштабу відрізняється від зоряних чорних дір, що утворюються після колапсу масивних зір. Її маса сягає мільйонів сонячних, а радіус Шварцшильда становить близько 12–13 мільйонів кілометрів. Будь-яка речовина або випромінювання, що перетинає горизонт подій, не може повернутися. Навколо нього існує акреційний потік гарячого газу, який час від часу спалахує, але в цілому Стрілець A* залишається порівняно малоактивним об’єктом.
Фізичні параметри Стрільця A*
Сучасні вимірювання, отримані за допомогою інтерферометра GRAVITY на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії, фіксують масу об’єкта на рівні 4,297 × 106 мас Сонця з високою точністю. Відстань до галактичного центру становить приблизно 8277 парсек, або близько 27 тисяч світлових років. Ці значення узгоджуються між різними групами дослідників і підтверджуються незалежними методами.
Радіус Шварцшильда, тобто відстань від центру до горизонту подій, дорівнює приблизно 12,3 мільйона кілометрів. Для порівняння, це відповідає близько 0,08 астрономічної одиниці. Усе, що знаходиться всередині цієї сфери, недоступне для зовнішнього спостерігача. Щільність, усереднена по об’єму горизонту подій, перевищує щільність найщільніших зоряних скупчень на багато порядків.
Маса Стрільця A* зосереджена в об’ємі, діаметр якого не перевищує кількох десятків астрономічних одиниць, що виключає будь-які альтернативні пояснення на кшталт щільного скупчення зір або темної матерії в звичайній формі.
| Параметр | Значення для Стрільця A* | Порівняння |
|---|---|---|
| Маса | ≈ 4,3 млн M☉ | У ~1500 разів менша за чорну діру в M87 |
| Відстань від Землі | ≈ 27 000 св. років | Найближча надмасивна чорна діра |
| Радіус Шварцшильда | ≈ 12–13 млн км | Порівнянний з орбітою Меркурія за масштабом |
| Стан активності | Відносно спокійний | Значно слабший за активні ядра галактик |
Дані таблиці базуються на вимірюваннях орбіт зір і результатах Телескопа горизонту подій.
Історія відкриття та докази існування
Радіоджерело в центрі Галактики виявили ще в 1970-х роках. Компактний компонент, позначений зірочкою, вирізнявся надзвичайною яскравістю і малими кутовими розмірами. Справжній прорив стався наприкінці 1990-х і на початку 2000-х, коли дві незалежні групи — під керівництвом Райнхарда Генцеля в Європі та Андреа Гез у США — почали відстежувати рух зір у центральній кутовій секунді.
Зоря S2, яка здійснює один оберт приблизно за 16 років, підійшла до центру на відстань близько 120 астрономічних одиниць. Аналіз її орбіти показав, що всередині цієї сфери зосереджена маса понад 4 мільйони сонячних. Жодне інше відоме скупчення речовини не могло б пояснити такі швидкості. За ці роботи Генцель і Гез отримали Нобелівську премію з фізики 2020 року.
Подальші спостереження з використанням адаптивної оптики та інтерферометрії підтвердили, що маса залишається стабільною навіть при зменшенні об’єму. Це остаточно виключило сценарії з розподіленою масою зір або темної матерії.
Перше зображення тіні чорної діри
У 2022 році колаборація Event Horizon Telescope опублікувала перше пряме зображення Стрільця A*. Мережа радіотелескопів, рознесених по всій Землі, працювала як один віртуальний телескоп розміром з планету. На зображенні видно яскраве кільце, утворене гарячим газом, світло якого викривлюється гравітацією, і темну центральну область — тінь горизонту подій.
Діаметр кільця становив близько 52 мікросекунд дуги, що точно відповідає теоретичним передбаченням для чорної діри масою 4,3 мільйона сонячних мас на відстані 8,3 кілопарсека. Асиметрія яскравості кільця пояснюється доплерівським посиленням випромінювання від речовини, що рухається наближаючись до спостерігача.
Це зображення стало другим після знімка чорної діри в галактиці M87 і підтвердило, що обидва об’єкти підкоряються однаковим законам загальної теорії відносності, незважаючи на різницю в масі майже в півтори тисячі разів.
Зорі на орбітах навколо Стрільця A*
Центральна дугова секунда містить кілька десятків зір, відомих як S-зорі. Вони рухаються з швидкостями в тисячі кілометрів за секунду. Найвідоміша з них — S2 — має ексцентриситет близько 0,88 і період 16 років. Під час проходження перицентру у 2018 році вчені зафіксували гравітаційне червоне зміщення та прецесію орбіти, передбачені теорією Ейнштейна.
У серпні 2026 року колаборація GRAVITY+ повідомила про відкриття зорі S301. Цей слабкий об’єкт головної послідовності масою близько 1,1–1,5 сонячної здійснює повний оберт лише за 8,7 року. У найближчій точці орбіти він наближається до чорної діри на відстань приблизно 12 астрономічних одиниць, або близько 140 радіусів Шварцшильда. У цей момент швидкість зорі сягає 25 тисяч кілометрів за секунду — понад 8 відсотків швидкості світла.
Така тісна орбіта відкриває можливість безпосередньо виміряти спін чорної діри. Обертання чорної діри створює ефект захоплення інерціальних систем відліку, який впливає на прецесію орбіти зорі. Протягом наступних десяти років спостереження S301 мають дати перше динамічне обмеження на параметр обертання Стрільця A*.
Сучасні відкриття 2025–2026 років
У червні 2026 року астрономи вперше чітко виявили вітер, що виходить від Стрільця A*. Спостереження ALMA в поєднанні з даними рентгенівської обсерваторії Chandra показали конусоподібну порожнину в холодному молекулярному газі довжиною кілька світлових років. Ця структура заповнена гарячим газом і спрямована безпосередньо від чорної діри. Вітер існує щонайменше 20 тисяч років і є відносно м’яким порівняно з потужними джетами в активних галактиках.
Окремі дослідження виявили сліди минулої активності. Молекулярні хмари поблизу центру відбивають рентгенівське випромінювання, яке свідчить про спалахи кілька сотень років тому. Тоді Стрілець A* поглинав речовину значно інтенсивніше, ніж зараз.
Ці дані показують, що навіть у «сплячому» стані надмасивна чорна діра продовжує взаємодіяти з навколишнім середовищем, формуючи газові потоки і впливаючи на зореутворення в центральних областях.
Роль у еволюції галактики
Надмасивні чорні діри і їхні галактики-господарі пов’язані тісним співвідношенням між масою чорної діри та дисперсією швидкостей зір у балджі. Стрілець A* не є винятком. Хоча зараз він поглинає речовину з низькою швидкістю, у минулому його активність могла регулювати кількість газу, доступного для формування нових зір.
Теоретичні моделі передбачають, що під час злиття галактик чорні діри також зливаються, випромінюючи гравітаційні хвилі. У Чумацькому Шляху таких процесів зараз не відбувається, проте сліди минулих злиттів можуть зберігатися у вигляді проміжних чорних дір або особливостей у розподілі зір.
Спостереження показують, що деякі пилові об’єкти і навіть подвійні зоряні системи зберігають стабільність на відносно близьких відстанях від Стрільця A*. Це вказує на те, що припливні сили не завжди руйнують речовину так швидко, як очікувалося раніше.
Перспективи подальших досліджень
Найближчі роки обіцяють суттєве просування. Продовження спостережень S301 дозволить визначити спін чорної діри. Поліпшення чутливості Телескопа горизонту подій і розширення мережі радіотелескопів дадуть змогу отримати динамічні зображення акреційного потоку. Космічні місії наступного покоління зможуть вимірювати поляризацію випромінювання і структуру магнітних полів поблизу горизонту подій.
Стрілець A* залишається унікальним об’єктом саме через свою близькість. Жодна інша надмасивна чорна діра не дозволяє з такою точністю відстежувати окремі зорі і вимірювати релятивістські ефекти в реальному часі. Кожне нове спостереження уточнює межі застосування загальної теорії відносності в найекстремальніших умовах, доступних для вивчення.
Розуміння процесів, що відбуваються навколо цього об’єкта, безпосередньо впливає на моделі формування і еволюції галактик у всьому Всесвіті. Дані, зібрані навколо Стрільця A*, слугують еталоном для інтерпретації спостережень значно віддаленіших і потужніших чорних дір.
