Объекты в космосе ближе, чем они кажутся: как Земля оказалась на 2000 световых лет ближе к черной дыре
Японские астрономы заново рассчитали расстояние от Земли до центра Галактики (и, следовательно, обосновавшейся там сверхмассивной черной дыры). В результате наша планета придвинулась к этому загадочному объекту на 2000 световых лет. Повода для паники нет, — землянам ничего не угрожает, — зато есть повод для оптимизма: теперь ученые будут лучше представлять себе, что происходит с этой огромной черной дырой.
Космические треугольники
Определение расстояний до небесных тел — важнейшая задача астрономии: только узнав дистанцию до светящейся точки в небе, можно сказать, какой это «светильник»: слабый, но близкий, или мощнейший, но очень далекий. Без этого катастрофический взрыв звезды в другой галактике можно спутать с тусклой вспышкой в атмосфере Земли.
У астрономов есть целый арсенал «линеек», которыми можно дотянуться до звезд. Первая и самая надежная из них — метод параллакса. Вот как он работает: заметим направление на отдаленный объект, — к примеру, высотное здание, — а потом переместимся на известное нам расстояние и посмотрим, на какой угол сместится объект. Этот угол и называется параллаксом, и чем дальше наш ориентир, тем угол будет меньше при заданном расстоянии смещения. Зная, на сколько метров мы передвинулись и на сколько градусов сместился объект в поле зрения, можно точно вычислить расстояние до него.
Почти пусто: астрономы выяснили, сколько во Вселенной материи
Это задача из геометрии, а не из физики, и именно за это метод параллакса так ценят астрономы: от них не требуется делать никаких предположений о природе наблюдаемого объекта и тех процессах, которые там происходят, а достаточно просто решить задачу с треугольниками. Поэтому такой метод измерения расстояний и считается самым надежным.
Однако небесные тела слишком далеки, чтобы перемещения по поверхности нашей планеты заметно меняли угол зрения. Поэтому астрономы используют движение Земли по своей орбите, радиус которой 150 млн км. Но даже при такой огромной базе отдаленные небесные тела смещаются в поле зрения едва заметно, и необходимы очень точные измерения.
Новые карты дома
В работе, о которой идет речь, исследователи определяли расстояния до космических мазеров. Эти объекты представляют собой своего рода природные лазеры, только испускающие не свет, а радиоволны. Чтобы точнее измерить их параллакс (смещение в небе), ученые использовали интерферометр.
Интерферометр — это система из нескольких удаленных радиотелескопов. Она работает как один инструмент с огромным разрешением (способностью различать тонкие детали). Подобные схемы используются уже много десятилетий. Например, именно с помощью такой сети в 2019 году было поучено первое изображение черной дыры. В числе многих интерферометрических проектов есть и системы, занятые измерением расстояний методом параллакса. Среди них японский проект VERA, который и получил новые данные о том, где мы находимся во Вселенной.
Миллиарды по цене миллионов: астрономы создали самую подробную карту мироздания
Ученые объединили в сеть несколько телескопов, разбросанных по Японскому архипелагу. По разрешению такая система подобна огромной антенне диаметром 2300 километров. Такие параметры позволяют разглядеть с Земли монету в лунном кратере.
С помощью получившейся сети астрономы измерили расстояния до 99 мазеров, разбросанных по галактике. Получившиеся результаты были опубликованы в апреле 2020 года в журнале Publications of the Astronomical Society of Japan. Теперь исследователи объединили эти сведения с данными других научных групп, чтобы заново рассчитать местоположение Солнца относительно центра Галактики.
Международный астрономический союз в 1985 году установил официальное расстояние от Земли до центра Млечного Пути: 27700 световых лет. По данным новых измерений, оно почти на 2000 световых лет меньше: 25800 световых лет.
Это все еще слишком далеко, чтобы центральная черная дыра Галактики представляла для Земли какую-нибудь угрозу. Практический смысл этой научной работы в другом: точное знание дистанции поможет астрономам рассчитывать энергию вспышек и других процессов, происходящих со сверхмассивной черной дырой. Так что исследователи смогут лучше изучить этот таинственный объект, за открытие которого, кстати, присуждена Нобелевская премия по физике 2020 года.
Темная тайна Млечного пути: черные дыры получили официальное признание
Обновились и данные о движении Солнечной системы. Оказывается, Солнце вместе с Землей летит по орбите вокруг центра Галактики со скоростью 227 км/с, что на 7 км/с больше, чем считалось ранее. Для сравнения заметим, что скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца примерно в восемь раз меньше.
Отметим во избежание недоразумений, что притяжение центральной черной дыры не имеет никакого отношения к орбитальному движению Солнца вокруг центра Галактики. Масса этого объекта (четыре миллиона солнечных) хоть и огромна, но несопоставимо меньше массы всего Млечного Пути с его сотнями миллиардов солнц. Таким образом, это Галактика диктует условия своей сверхмассивной черной дыре, а не наоборот.
В будущем астрономы собираются построить еще более подробную карту Млечного Пути. Для этого проект VERA вольется в сеть EAVN, объединяясь с телескопами Китая и Южной Кореи.