Стрелец A (лат. Sagittarius A, Sgr A; произносится «Стрелец А со звёздочкой») — компактный радиоисточник, находящийся в центре Млечного Пути, входит в состав радиоисточника Стрелец А. Излучает также в инфракрасном, рентгеновском и других диапазонах. Представляет собой высокоплотный объект — сверхмассивную чёрную дыру[9][10][11], окружённую горячим радиоизлучающим газовым облаком диаметром около 1,8 пк[12]. Расстояние до радиоисточника составляет около 26 тыс. св. лет, масса центрального объекта — 4,31·106 M⊙[13]. Данные с радиотелескопа VLBA свидетельствуют, что непосредственно на долю самой чёрной дыры приходится минимум четверть от общей массы объекта Sgr A, а остальная часть массы приходится на окружающую чёрную дыру материю, а также соседние с ней звёзды и облака газа[14].
>>244835948 История открытия 16 октября 2002 года международная исследовательская группа Института Макса Планка во главе с Райнером Шёделем сообщила о наблюдениях движения звезды S2 вокруг объекта Стрелец A за десять лет. Наблюдения доказывали, что Стрелец A — объект огромной массы[15]. По анализу элементов орбит вначале было определено, что масса объекта составляет 2,6 млн M⊙, эта масса заключена в объёме не более 17 световых часов (120 а.e.) в диаметре. Последующие наблюдения установили более точное значение массы — 3,7 млн M⊙, а радиус не более 6,25 светового часа (45 а.e.)[16][17]. Для сравнения: Плутон отдалён от Солнца на 5,51 светового часа. Эти наблюдения позволили предположить, что объект Стрелец A является чёрной дырой.
В декабре 2008 года исследователи из Института внеземной физики Макса Планка опубликовали уточнённые данные о массе предполагаемой сверхмассивной чёрной дыры по результатам наблюдений за 16 лет[18]. Она составила 4,31 ± 0,36 миллионов масс Солнца. Райнхард Генцель, руководитель группы, отметил, что это исследование является лучшим опытным свидетельством существования сверхмассивных чёрных дыр[19]. Последние наблюдения с высоким угловым разрешением на длине волны 1,3 мм показывают[20], что угловой диаметр источника равен 37 микросекундам дуги, что на данном расстоянии соответствует линейному диаметру 44 млн км (ср. с перигелием орбиты Меркурия, 46 млн км). Поскольку гравитационный радиус объекта массой М равен Rg = 2,95(M/M⊙) км, для данной массы он составляет (12,7 ± 1,1) млн км, и измеренный радиус источника лишь вдвое больше гравитационного радиуса центрального объекта. Это согласуется с ожидаемым существованием излучающего аккреционного диска вокруг чёрной дыры. Независимо к тем же заключениям пришла группа учёных под руководством Андреи Гез, которая вела наблюдения в Обсерватории Кека. В 2020 г. за открытие данного объекта Генцелю и Гез была присуждена Нобелевская премия.
Характер движения звёзд в окрестностях Sgr A показывает, что чёрная дыра или не вращается совсем, или делает это очень медленно[21][22].
>>244835965 Наблюдения в радиодиапазоне Долгое время центр нашей Галактики, приблизительное положение которого (созвездие Стрельца) было известно по оптическим наблюдениям, не был ассоциирован ни с каким компактным астрономическим объектом.
В 1931 году Карл Янский проводит эксперименты, которые считаются началом радиоастрономии (см. История радиоастрономии). В то время Янский работал радиоинженером на полигоне фирмы «Bell Telephone Labs». Ему было поручено исследование направления прихода грозовых помех. Для этого Карл Янский построил вертикально поляризованную однонаправленную антенну типа полотна Брюса. Работа велась на волне 14,6 м (20,5 МГц).[23] В декабре 1932 года Янский представил первые результаты, полученные на своей установке[24]. Сообщалось об обнаружении «…постоянного шипения неизвестного происхождения». Янский утверждал, что эти помехи вызывают «шипение в наушниках, которое трудно отличить от шипения, вызываемого шумами самой аппаратуры. Направление прихода шипящих помех меняется постепенно в течение дня, делая полный оборот за 24 часа». Основываясь на 24-часовом эффекте Янский предположил, что новый источник помех в какой-то мере может быть связан с Солнцем. В двух своих следующих работах, в октябре 1933 года и октябре 1935 года, Карл Янский постепенно приходит к заключению, что источником его новых помех является центральная область нашей галактики[25]. Причём наибольший отклик получается, когда антенна направлена на центр Млечного Пути[26]. Янский сознавал, что прогресс в радиоастрономии потребует антенн больших размеров с более острыми диаграммами, которые должны быть легко ориентируемы в различных направлениях. Он сам предложил конструкцию параболической антенны с зеркалом 30,5 м в диаметре для работы на метровых волнах. Однако его предложение не получило поддержки в США.[23].
В 1937 году построен первый радиотелескоп с параболическим зеркалом Гроутом Ребером, радиолюбителем из Уиттона (США, штат Иллинойс). Радиотелескоп располагался в заднем дворе дома родителей Гроута, имел параболическую форму и диаметр антенны около 9 метров. С помощью инструмента Гроут построил карту неба в радиодиапазоне, на которой отчётливо видны центральные области Млечного Пути и яркие радиоисточники Лебедь A (Cyg A) и Кассиопея A (Cas A).[27]
В 1960 году Ян Оорт и Г. Рогур установили, что в непосредственной близости (менее 0,03°) от галактического центра находится радиоисточник Стрелец А (Sgr A)[28]. В 1966 году Д. Даунс и А. Максвелл, обобщив данные по радионаблюдениям в дециметровом и сантиметровом диапазонах, пришли к выводу, что малое ядро Галактики представляет собой объект диаметром 10 пк, связанным с источником Стрелец-А[29].
К началу 1970-х годов благодаря наблюдениям в радиоволновом диапазоне было известно, что радиоисточник Стрелец-А имеет сложную пространственную структуру. В 1971 г. Даунс и Мартин, проводя наблюдения на Кембриджском радиотелескопе с базой 1,6 км на частотах 2,7 и 5 ГГц с разрешением около 10′, выяснили, что радиоисточник состоит из двух диффузных облаков, находящихся на расстоянии 1′ друг от друга: восточная часть (Sgr A) излучает радиоволновой спектр нетепловой природы, а западная (Sgr A) представляет собой радиоизлучающее облако горячего ионизированного газа диаметром около 45″ (1,8 пк)[12]. В 1974 году Б. Балик и С. Сандерс провели на 43-метровом радиотелескопе Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) картографирование радиоисточника Стрелец-А на частотах 2,7 и 8,1 ГГц с разрешением 2″[30]. Было обнаружено, что оба радиоисточника представляют собой компактные образования диаметром менее 10″ (0,4 пк), окружённые облаками горячего газа. Изображение Стрелец A в спектральной линии водорода (1,3-миллиметровой рекомбинационной линии H30α), полученное при помощи комплекса радиотелескопов ALMA, позволило определить, что её аккреционный диск вращается. Масса аккреционного диска может составлять 0,00001—0,0001 M⊙, а скорость падения материала может составлять 2,7×10−10 M⊙ в год[31][32].
Траектории звёзд, ближайших к центру Галактики по данным наблюдений 1995—2003 годов В 1991 году вступил в строй инфракрасный матричный детектор SHARP I на 3,5-метровом телескопе Европейской южной обсерватории (ESO) в Ла-Силла (Чили). Камера диапазона 1—2,5 мкм обеспечивала разрешение 50 угловых мкс на 1 пиксель матрицы. Кроме того, был установлен 3D-спектрометр на 2,2-метровом телескопе той же обсерватории.
С появлением инфракрасных детекторов высокого разрешения стало возможным наблюдать в центральных областях Галактики отдельные звёзды. Изучение их спектральных характеристик показало, что большинство из них относятся к молодым звёздам возрастом несколько миллионов лет. Вопреки ранее принятым взглядам, было установлено, что в окрестностях сверхмассивной чёрной дыры активно идёт процесс звездообразования. Полагают, что источником газа для этого процесса являются два плоских аккреционных газовых кольца, обнаруженных в центре Галактики в 1980-х годах. Однако внутренний диаметр этих колец слишком велик, чтобы объяснить процесс звездообразования в непосредственной близости от чёрной дыры. Звёзды, находящиеся в радиусе 1″ от чёрной дыры (так называемые «S-звёзды») имеют случайное направление орбитальных моментов, что противоречит аккреционному сценарию их возникновения. Предполагается, что это горячие ядра красных гигантов, которые образовались в отдалённых районах Галактики, а затем мигрировали в центральную зону, где их внешние оболочки были сорваны приливными силами чёрной дыры[41].
К 1996 году были известны более 600 звёзд в области диаметром около парсека (25″) вокруг радиоисточника Стрелец А, а для 220 из них были надёжно определены радиальные скорости. Оценка массы центрального тела составляла 2—3⋅106 M⊙, радиуса — 0,2 св. лет.
В октябре 2009 года разрешающая способность инфракрасных детекторов достигла 0,″0003 (что на расстоянии 8 кпс соответствует 2,5 а. е.). Число звёзд в пределах 1 пс от центра Галактики, для которых измерены параметры движения, превысило 6000[42].
Рассчитаны точные орбиты для ближайших к центру Галактики 28 звёзд, наиболее интересной среди которых является звезда S2. За время наблюдений (1992—2007), она сделала полный оборот вокруг чёрной дыры, что позволило с большой точностью оценить параметры её орбиты. Период обращения S2 составляет 15,80(11) года, большая полуось орбиты 0,″123(1) (1000 а. е.), эксцентриситет 0,880(3), максимальное приближение к центральному телу 0,″015 или 120 а. е.[13] Точное измерение параметров орбиты S2, которая оказалась близкой к кеплеровской, позволила с высокой точностью оценить массу центрального тела. По последним оценкам она равна
{\displaystyle (4,31\pm 0,06|_{\text{stat}}\pm 0,36|_{R_{0}})\times 10^{6}M_{\odot },}{\displaystyle (4,31\pm 0,06|_{\text{stat}}\pm 0,36|_{R_{0}})\times 10^{6}M_{\odot },} где ошибка 0,06 вызвана погрешностью измерения параметров орбиты звезды S2, а ошибка 0,36 — погрешностью измерения расстояния от Солнца до центра Галактики[13]. В 2012 году была открыта звезда S0-102 с ещё более коротким периодом обращения вокруг чёрной дыры — 11,5 лет[43].
Наиболее точные современные оценки расстояния до центра Галактики дают R0 = 8,33 ± 0,35 кпк. Пересчёт массы центрального тела при изменении оценки расстояния производится по формуле M = 4,31·(R0/8,33 кпк)2,19 ± 0,06 ± 8,6 ΔR/R0) × 106 M⊙.
Гравитационный радиус чёрной дыры массой 4⋅106 масс Солнца составляет примерно 12 млн км или 0,08 а. е., то есть в 1400 раз меньше, чем ближайшее расстояние, на которое подходила к центральному телу звезда S2. Однако среди исследователей практически нет сомнений, что центральный объект не является скоплением звёзд малой светимости, нейтронных звёзд или чёрных дыр, поскольку, сконцентрированные в таком малом объёме, они неизбежно бы слились за короткое время в единый сверхмассивный объект, который не может быть ничем иным, кроме чёрной дыры.
В ноябре 2004 года было открыто скопление из семи звёзд, которое движется по орбите на расстоянии трёх световых лет вокруг объекта Стрелец A. Возможно, оно представляет собой ядро бывшего массивного звёздного скопления, разрушенного приливными силами[44][45]. Движение этих звёзд относительно друг друга показывает, что в скопление входит чёрная дыра промежуточной массы M = 1300 M⊙.
Также определённый интерес представляют наблюдения звезды S62[en]. S62 подходит к СЧД так близко, что разгоняется до приблизительно 10% скорости света. Статья с описанием параметров звезды S62 вышла в начале 2020 года[46][47].