Гравитационные волны помогут точнее измерить массу чёрной дыры в центре Млечного Пути
В центре нашей галактики находится сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A* (Sagittarius A*, Sgr A*), масса которой превышает массу четырёх миллионов Солнц. Длительные наблюдения за звёздами, вращающимися вокруг неё, позволили оценить её массу в 4,3 солнечных масс с погрешностью около 100 000 солнечных масс. Телескоп Event Horizon уточнил эту оценку до 4,297 солнечных масс с погрешностью около 10 000.
Новое исследование показывает, что с помощью будущих космических гравитационно-волновых обсерваторий, таких как LISA, можно будет получить ещё более точные измерения массы и вращения чёрной дыры. Ключевую роль в этих измерениях сыграют коричневые карлики — космические объекты, находящиеся по массе между планетами и звёздами. Их масса составляет от 13 до 78 масс Юпитера, что делает их слишком большими для планет, но недостаточно массивными для запуска термоядерных реакций, как у звёзд.
Учёные предполагают, что некоторые коричневые карлики, довольно распространённые в центре галактики, будут захвачены гравитацией Стрельца A* и начнут медленно падать на него по спирали. Поскольку масса коричневых карликов составляет менее сотой массы Солнца, их взаимодействие с чёрной дырой представляет собой пример слияния с экстремальным соотношением масс (XMRI).
По расчётам исследователей, обсерватория LISA сможет наблюдать около 20 таких падающих коричневых карликов. Гравитационные волны, производимые этим процессом, позволят определить массу Стрельца A* с точностью до одной миллионной и скорость его вращения с точностью до одной десятитысячной. Хотя эти оценки представляют наиболее оптимистичный сценарий, они демонстрируют огромный потенциал будущих гравитационно-волновых наблюдений.