ПАСАДЕНА, штат Калифорния. – Две космические рентгеновские обсерватории, Nuclear Spectroscopic Telescope Array («NuSTAR»), НАСА, и «XMM-Newton» (установленная на спутнике решетка зеркал для исследования рентгеновского излучения) Европейского космического агентства, объединили свои усилия, чтобы впервые точно определить скорость вращения черной дыры с массой, в 2 миллиона раз превышающей массу нашего Солнца...
На фото: На этом изображении, которое создано воображением художника, представлена сверхмассивная черная дыра, масса которой в миллионы и миллиарды раз превышает массу нашего Солнца. Сверхмассивные черные дыры представляют собой чрезвычайно плотные объекты, занимающие центральные части галактик.
Сверхмассивная черная дыра находится в заполненной пылью и газом центральной части галактики под названием NGC 1365, и максимальная скорость вращения черной дыры почти в точности равна скорости, допустимой в соответствии с теорией тяготения Эйнштейна. Полученные данные, которые представлены в новом исследовании и опубликованы в журнале Nature, позволят наконец разрешить давно ведущийся спор в отношении таких же параметров, которые ранее были определены у других черных дыр, и дадут более точное понимание путей эволюции черных дыр и галактик.
«Это очень важный параметр в области изучения черных дыр», – говорит Лу Калужиенски (Lou Kaluzienski), научный сотрудник программы «NuSTAR» в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне.
Наблюдения также являются мощной базой для проверки общей теории относительности Эйнштейна, которая гласит, что гравитация (тяготение) может искривлять пространственно-временной континуум, материю, которая формирует нашу Вселенную, и свет, который проходит через нее.
 На фото: Ученые измеряют скорости вращения сверхмассивных дыр, распределяя рентгеновское излучение по длинам волн, соответствующим разным цветам.
«Мы можем отслеживать материю в момент, когда она, совершая вращательное движение, входит в черную дыру, используя для наблюдений рентгеновское излучение, испускаемое областями, очень близко расположенными к черной дыре, – объясняет соавтор нового исследования, научный руководитель программы “NuSTAR” Фиона Харрисон из Калифорнийского технологического института в Пасадене. – Излучение, которое мы видим, искажается и искривляется движением огромной массы частиц и невероятно большим полем тяготения черной дыры».
Космическая обсерватория «NuSTAR», программа космических исследовательских спутников, запуск которой состоялся в июне 2012 года, специально разработана для регистрации самого высокоэнергетического рентгеновского излучения с высокой степенью точности. Она восполняет пробелы наблюдений, осуществляемых с помощью телескопов, специализирующихся на исследованиях в области низкоэнергетического рентгеновского излучения, таких как «XMM-Newton» и рентгеновская обсерватория НАСА «Chandra» («Чандра»). Ученые используют эти и другие телескопы для определения угловых скоростей, с которыми вращаются черные дыры.
До сегодняшнего дня эти параметры определялись недостаточно точно, поскольку облака газа предположительно могли закрывать черные дыры, снижая точность таких измерений. С помощью космической рентгеновской обсерватории «XMM-Newton», телескоп «NuSTAR» смог «увидеть» рентгеновское излучение в более широком энергетическом диапазоне энергий и глубже проникнуть своим «проницательным взглядом» в окрестность черной дыры. Новые данные показывают, что рентгеновское излучение искажают вовсе не облака, а огромной силы гравитация черной дыры. Это доказывает, что скорости вращения сверхмассивных черных дыр теперь могут быть определены совершенно однозначно.
«Если бы я мог дополнить одним каким-либо инструментом “XMM-Newton”, то это был бы телескоп, подобный “NuSTAR”, – говорит Норберт Шартель (Norbert Schartel), научный сотрудник программы “XMM-Newton” из Европейского центра космической астрономии в Мадриде. – Высокоэнергетическое рентгеновское излучение – вот существенный недостающий элемент, который помогает воссоздать полную картину».
Измерение спина сверхмассивной черной дыры является ключом к пониманию ее древней истории в далеком прошлом, как, впрочем, и ее родительской галактики.
«Эти монстры с массой, которая в миллионы и миллиарды раз превышает массу Солнца, первоначально образуются в виде маленьких зерен в ранней Вселенной, которые затем разрастаются, поглощая звезды и газ, заполняющие их родительские галактики, а также сливаясь с другими гигантскими черными дырами при столкновении галактик – или в результате и того и другого», – отмечает ведущий автор исследования Гвидо Ризалити (Guido Risaliti) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс, и Итальянского национального института астрофизики.
Сверхмассивные черные дыры окружены похожими на блин аккреционными дисками, которые сформировались в результате того, что их силы тяготения втянули материю внутрь, не давая ей разлететься. Согласно теории Эйнштейна, чем быстрее вращается черная дыра, тем ближе к ней расположен аккреционный диск. Чем ближе аккреционный диск, тем большей силы поле тяготения черной дыры будет искажать рентгеновское излучение, испускаемое материей диска.
Астрономы надеются обнаружить эти искажающие эффекты, анализируя рентгеновское излучение, испускаемое железом, которое, находясь в составе аккреционного диска, совершает вместе с ним круговое движение. В новом исследовании используются обе рентгеновские обсерватории, «XMM-Newton» и «NuSTAR», которые одновременно наблюдают за черной дырой в галактике NGC 1365. В тот момент времени, когда «XMM-Newton» обнаруживает, что излучение, испускаемое железом, искажается, «NuSTAR» подтверждает, что это искажение обусловлено полем тяготения черной дыры, а не облаками газа, окружающими ее. Данные высокоэнергетического рентгеновского излучения, регистрируемые телескопом «NuSTAR», показали, что железо так близко находилось к черной дыре, что ее поле тяготения должно было вызвать эффекты искажения.
С учетом того, что возможность перекрытия светового потока облаками теперь исключена, ученые могут использовать искажения в сигнатуре железа для определения скорости вращения черной дыры. Полученные данные применяют также к некоторым другим черным дырам, исключая неопределенность, присутствующую в ранее измеренных скоростях вращения.
Источник: astrogorizont.com.
Рейтинг публикации:
|
