Чудеса чёрных дыр вскрыли ералаш в центрах галактик

Оба доклада, о которых пойдёт речь, были сделаны на конференции Американского астрономического общества (216th AAS Meeting), проходящей с 23 по 27 мая в Майами. Оба объединяет формулировка – «странное поведение чёрной дыры». И это удивительно: чёрные дыры и так достаточно странные объекты (иллюстрация с сайта pbs.org).

Учёные любят отыскивать в ряду объектов типичный образец. Астрономы не исключение. Но что если эталон вдруг демонстрирует нечто, ранее не наблюдавшееся? Следует предположить, что предмет не столь уж типичен, или, напротив, что другие тела такого типа тоже обладают этим новым свойством. Выбор нелёгок, а на весах в данном случае — настоящие тяжеловесы Вселенной.

Сверхмассивные чёрные дыры открыты в центрах многих галактик. Возможно, что все звёздные острова обладают таким сокровищем. Эти «невидимки» обнаруживают себя по гравитации (массу чёрных дыр можно вычислить, анализируя траектории близлежащих звёзд), по релятивистским струям (relativistic jet), дающим заметное излучение, и по свечению материи из аккреционного диска, регулярно падающей в чёрную дыру.

В последней дисциплине среди чёрных дыр в центрах галактик есть настоящие передовики и «тихони». К отстающим относятся чёрные дыры в нашей Галактике и в соседке — галактике Андромеды (М31).

Туманность Андромеды, как и наша родная Галактика, относится к спиральному типу (фото с сайта wikipedia.org).

«Эти два „антиквазара“ предоставляют нам „специальные лаборатории“ для исследований самого тусклого типа аккреции, наблюдаемого у сверхмассивных чёрных дыр», — поясняет Чжиюань Ли (Zhiyuan Li) важность этих объектов в пресс-релизе Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA).

Чёрная дыра в Андромеде, именуемая M31*, по оценке специалистов, в 10-100 тысяч раз слабее в рентгеновских лучах, чем можно было бы ожидать, исходя из количества газа (потенциальной «пищи»), окружающего галактический центр. Астрономы приняли этот факт как данность, поместив M31* на полочку с надписью «спокойная чёрная дыра». Дыра, однако, была против такого вольного обращения.

Недавно, проанализировав результаты 10-летнего наблюдения за M31* при помощи орбитальной обсерватории Chandra, специалисты CfA открыли, что сердце галактики Андромеды было тихим и тусклым до 6 января 2006 года, когда произошла вспышка, повысившая яркость M31* в рентгене в 100 раз. Далее свечение материи, падающей на чёрную дыру, снизилось, но всё равно так и осталось в 10 раз более мощным, чем до 2006 года.

Большой снимок показывает галактику Андромеды в видимом диапазоне. На врезках – рентгеновское изображение её центра. Слева – синтез нескольких изображений, полученных до января 2006-го, справа – совмещённый ряд фото, сделанных после этой даты. В первом случае видны три чётких источника. Во втором уже четыре (новый появился почти по центру кадра), да и первоначальные прибавили яркости (фотографии NASA/CXC/SAO/Li et al., DSS).

Такое грандиозное событие учёным впервые удалось наблюдать в сравнительно близкой галактике (менее 3 миллионов световых лет от нас). И оно породило больше вопросов, чем ответов. Учёные сходятся в том, что, по всей видимости, резко возрос темп поступления «еды» в M31*, да так и остался на довольно высоком уровне. Это, впрочем, не всё.

Непосредственно вспышку 2006 года авторы исследования пробуют объяснить резким усилением магнитных полей вокруг чёрной дыры, неожиданно сформировавших некую новую конфигурацию.

И всё равно — это только догадки. Что там происходит на самом деле? Ответ может иметь важные последствия, учитывая сходство галактики Андромеды с нашей родной Галактикой и сходство их центральных чёрных дыр. Не ждёт ли нас однажды аналогичное представление, за которым мы будем невольно наблюдать уже не с галёрки, а из первого ряда?

Ну и чисто академический интерес имеется: «Аккреция вещества на эти чёрные дыры является одним из основных процессов, определяющих эволюцию галактик», — говорит Ли.

На несколько большем расстоянии, но всё равно по вселенским меркам не столь уж далеко от Млечного Пути — в 55 миллионах световых лет — ещё одна сверхмассивная чёрная дыра, обитающая в сердцевине M87 (образец огромной эллиптической галактики), показывает не менее впечатляющий фокус.

Группа астрономов из США и Великобритании задумала поточнее определить положение упомянутой чёрной дыры, для чего нацелила на M87 зоркий глаз орбитального телескопа Hubble. Тут-то и выяснилось, что чёрная дыра в центре M87 лежит вовсе не в её центре.

Несовпадение составило аж 22 световых года. Конечно, это очень мало на фоне диаметра галактики-супергиганта (а она в разы крупнее нашей и намного тяжелее), но всё равно — требует объяснений.

Справа показана галактика M87 и её длинный и яркий релятивистский выброс. Слева увеличенные фрагменты центра. На нижнем кадре отмечена позиция центральной чёрной дыры и геометрического центра галактики (определённого как центр распределения всего света звёздного острова). Яркое пятно справа внизу (HST1) – один из узлов в джете, сгусток материи, выброшенный в 2006-м. Все кадры выполнены различными камерами «Хаббла» (фотографии NASA, ESA, D.Batcheldor, E.Perlman/Florida Institute of Technology, Hubble Heritage Team, J.Biretta, W.Sparks, F. D. Macchetto/STScI).

Один из вариантов — релятивистские струи (джеты), которыми столь славится M87. При несимметричном выбросе по какой-то причине такой поток мог сыграть роль реактивного мотора, столкнувшего чёрную дыру с её законного места.

Второй вариант — мы видим последствия давнего слияния двух галактик и, соответственно, их сердец — пары сверхмассивных чёрных дыр.

«Теория предсказывает, что когда две чёрные дыры объединяются, комбинированная чёрная дыра получает удар из-за излучения гравитационных волн, который может сместить её от центра получившейся галактики», — объясняет руководитель исследования Дэниел Батчелдор (Daniel Batcheldor) из технологического института Флориды.

(Детали работы — в пресс-релизах Hubble и Florida Institute of Technology, а также в препринте (PDF-документ) статьи учёных, принятой к публикации в Astrophysical Journal Letters.)

Как выглядят две галактические чёрные дыры незадолго до слияния, мы пока можем лишь представить. На этом рисунке показаны две супермассивные ЧД со своими аккреционными дисками, делающими оборот вокруг общего центра тяжести за 100 лет при орбитальной скорости 6000 километров в секунду (иллюстрация Marenfeld, NOAO/AURA/NSF).

Поскольку ядра галактик, по некоторым данным, могут становиться активными (и выбрасывать джеты) именно после слияний, оба варианта механизма смещения фактически подтверждают одно: слияния галактик действительно случаются и последствия таких драматичных событий можно наблюдать долго.

По расчётам авторов работы, сдвинутая чёрная дыра возвращается точно в центр галактики за миллионы или даже миллиарды лет, что открывает перед астрономами новый индикатор «недавнего» объединения галактик и новую возможность для изучения истории галактических ядер.

И опять-таки к нашему собственному дому чудеса в M87 имеют прямое отношение. В некотором роде мы видим будущее: через 2-3 миллиарда лет Млечному Пути предстоит столкновение с галактикой Андромеды, за которым последует их слияние.



Падение кометы на Солнце заснято в 3D

25 мая 2010

Япония запустила разведчик Венеры и солнечный парусник

21 мая 2010

Подтверждено поедание самой горячей планеты её солнцем

21 мая 2010

К МКС отправлен новый российский модуль

14 мая 2010

Повороты квазаров привели учёных к морщинам в космосе

13 мая 2010
  • Александр Лалетин  31 января, 22:44
    Черная дыра (ЧД) это сгусток материи. Удельный вес материи приблизительно равен 200 миллионов тонн в куб. см. Вещество состоит из мельчайших фрагментов материи объединенных в орбитальные энергосистемы типа солнечной системы и в более крупные системы, типа галактик. При попадании вещества на поверхность ЧД оно раздавливается потоками эфира, полностью отсутствующими со стороны непроницаемой ни для чего ЧД и в полную силу давящие со стороны открытого космоса. Энергия фрагментов вещества, то есть их количество движения, довольно значительна и при полном ее выделении малая часть фрагментов материи, обладая энергией превосходящей мощь эфирного давления, уносит ее с собой в виде эфирного излучения. Именно такое излучение центров галактик нарушает расчетную гравитацию, ослабляя ее. Что явилось поводом для выдумывания так наз. темной материи, которой вовсе нет и быть не может. Материя не имеет разновидностей, она вся однородна во всей вселенной.
    ОтветитьНравится
  • В прошлый раз писали, что нет никаких ЧД. Вы уж определитесь =).
    ОтветитьНравится
  • Юрий Краснов  28 апреля, 22:16
    Смотрим , что такое гравитация www.membrana.ru/particle/19114 (моя тема) и делаем вывод — накопление большой массы уплотнённой материи в ЧД сопровождаются циклическими выбросами материи в любом виде. Более плотная материя в центре ЧД имеет более длительные циклы чем поверхностные слои менее плотной материи в том числе и эфирные выбросы.
    ОтветитьНравится