Область в центре Галактики Млечный Путь представляет собой исключительное место на небе, где сконцентрированы различные звездные и газовые образования. Исследование этих структур позволяет глубже понять развитие нашего «звездного острова».
Центральный звездный диск (ЦЗД, англ. Nuclear Stellar Disk или NSD) представляет собой вытянутую структуру, простирающуюся вдоль плоскости Млечного Пути и находящуюся вблизи его центра. Его размеры достигают сотен парсек в длину, но всего несколько десятков – в толщину. Предполагается, что этот диск сформировался миллиарды лет назад и состоит преимущественно из старых звезд. Несмотря на высокую концентрацию объектов в центральной области Галактики, ее исследование в видимом свете затруднено из-за обилия газа и пыли, перекрывающих прямую видимость. Поэтому ранее свойства ЦЗД были в основном известны благодаря наблюдениям в инфракрасном диапазоне, где свет звезд способен частично преодолевать облака межзвездной пыли. Однако, можно использовать и другие участки электромагнитного спектра: рентгеновское излучение с энергией более нескольких килоэлектронвольт также способно преодолевать пыль и газ, что дает уникальную возможность изучить процессы, происходящие в самом центре Галактики.
Изучение этой области проводилось с помощью рентгеновских космических телескопов, однако до настоящего времени не представлялось возможным выделить собственное рентгеновское излучение центральной части нашей галактики от излучения других объектов, расположенных в ее центре.
Использование телескопа позволило впервые зафиксировать рентгеновское излучение, исходящее от центральной части нашей Галактики, и отделить его от излучения других галактических структур ART-XC им. М.Н. Павлинского на борту обсерватории «Спектр-РГ» благодаря особым свойствам инструмента и широкому, равномерному картографированию, для анализа были использованы данные глубокого рентгеновского обзора центральной области Галактики, полученные телескопом ART-XC в процессе перелета обсерватории «Спектр-РГ» в район точки L2 системы Солнце-Земля после запуска в 2019 году.
Для ученых оказалось непростой задачей отделить полезный сигнал от помех в данных, полученных с помощью прибора ART-XC. В области центра Галактики расположено множество источников интенсивного излучения, которое затрудняет наблюдение за более слабыми структурами.
«После тщательной очистки данных от влияния ярких точечных объектов и фонового шума на карте стала видна протяженная структура, которая практически идентична по форме и размерам с диском, известным по инфракрасным наблюдениям, — сообщает Валентин Незабудкин, сотрудник отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН и первый автор исследования, опубликованного в Journal of High Energy Astrophysics. — Область характеризуется толщиной приблизительно 90 парсек и простирается вдоль плоскости Галактики на 300 парсек».
Анализ полученных данных показал, что рентгеновское излучение центральной области Галактики, вероятно, обусловлено суммарным свечением множества слабых источников. Эти источники неразличимы по отдельности с расстояния в восемь килопарсек, что является удалением от центральных областей нашей Галактики. Аналогичным образом ранее было установлено происхождение «рентгеновского хребта Галактики» — рентгеновского излучения, протянувшегося вдоль всего Млечного Пути.
В оптическом диапазоне наиболее близкая, хотя и не идеальная, аналогия – это излучение Млечного Пути, которое ночью проявляется как светлая полоса на небе, однако отдельные звезды в нем не различимы невооруженным глазом.
Излучение центральных ядер звезд обусловлено не только обычными звёздами, но и другими факторами.
«К наиболее вероятным источникам, обладающим низкой мощностью, относятся катаклизмические явления — двойные звёздные системы, в которых материя от звезды-компаньона переходит на белый карлик и разогревается до миллионов градусов, — как объясняют Роман Кривонос, кандидат физико-математических наук, руководитель работы, старший научный сотрудник отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН. — Совокупное свечение этих объектов способно породить рентгеновский фон, который будет в значительной степени соответствовать распределению звездной массы».
Согласно результатам анализа данных, полученных телескопом ART-XC, рентгеновская карта центра Галактики демонстрирует хорошее соответствие моделям распределения звездной массы, определенным на основе инфракрасных наблюдений. Также исследователям впервые удалось создать трехмерную модель распределения рентгеновского излучения и оценить суммарную светимость центральной области — приблизительно 6×1036 эрг/с.
Примечательно, что удельная рентгеновская светимость центрального звездного диска, или количество излучения, приходящееся на единицу звездной массы, оказалась в три раза больше, чем в среднем по «хребту Галактики», то есть по Млечному Пути. Этот эффект ранее был зафиксирован телескопом XMM-Newton (Наблюдение линии излучения ионизированного железа с энергией 6.7 кэВ (ESA) теперь подтверждается данными ART-XC в диапазоне энергий от 4 до 12 кэВ.
«По словам эксперта, это может свидетельствовать о том, что рентгеновские источники в центральной части нашей Галактики в среднем несколько отличаются от тех, что наблюдаются в других ее областях Сергей Сазонов, например, в этой области наблюдается повышенная доля близких двойных звездных систем, где вещество аккрецирует на белый карлик. Конкретная причина этого явления предстоит определить».
«Накопленные сведения позволяют более точно установить, насколько каждый элемент влияет на рентгеновское излучение центральной части Галактики, и различить свечение маломощных звездных систем и излучение горячей плазмы, находящейся в межзвездном пространстве, — отмечает Александр Лутовинов, член-корреспондент РАН, заместитель директора ИКИ РАН, научный руководитель телескопа ART-XC им. М. Н. Павлинского. — Это имеет значение как для изучения эволюции компактных объектов в центре Млечного Пути, так и для разработки моделей его строения».
Александр Лутовинов отмечает, что для получения столь значимого открытия было использовано лишь незначительный объем информации, зафиксированный телескопом ART-XC в ходе калибровочных наблюдений. В период с 2022 по 2023 год российским инструментом проводилось активное изучение области Галактического центра в рамках детального обзора Галактической плоскости. В настоящее время ученые продолжают анализ новых данных, что указывает на перспективность дальнейших открытий.
- Валентин Незабудкин, Роман Кривонос, Сергей Сазонов, Родион Буренин, Александр Лютовинов, Екатерина Филиппова, Алексей Ткаченко, Михаил Павлинский Рентгеновское излучение ядерного звездного диска, зафиксированное SRG/ART-XC , Journal of High Energy Astrophysics, 19 сентября 2025, doi:10.1016/j.jheap.2025.100473
- Астрофизический проект «Спектр-Рентген-Гамма»
Информация предоставлена пресс-службой ИКИ РАН