Прошлое монстра: Спящее чудовище в центре галактики

 

Мало для кого секрет, что в центре нашей галактики скрывается колоссальный монстр – сверхмассивная черная дыра. Лишь иногда это чудовище просыпается и выпускает в пространство мощные потоки рентгеновских лучей.

Сверхмассивная черная дыра в центре Млечного пути глазами телескопа Chandra Она находится как раз в созвездии Стрельца

Сверхмассивная черная дыра в центре Млечного пути без устали поглощает материю. И время от времени набранной ею массы достаточно, чтобы выбросить мощную вспышку: если б лет 300 назад человечество обладало рентгеновским телескопом, одна из таких вспышек не прошла бы незамеченной. Разумеется, «светится» не сама дыра, а раскаленная материя, которая с колоссальным ускорением падает в нее.

Впрочем, и сегодня астрономы могут наблюдать эхо того взрыва, оставшееся в большой (4 млн. солнечных масс) газовой туманности В2 в созвездии Стрельца. Некогда рентгеновский поток, отправившийся из области черной дыры, столкнулся с атомами, входящими в это облако – в том числе, и с железом, которое под этими ударами испустило вторичные лучи.

Наблюдения туманности велись группой японских ученых, начиная с 1994 г., а на днях они представили результаты. «Изучая то, как в течение 10 с лишним лет туманность то становилась ярче, то погасала, мы сумели проследить активность черной дыры 300 лет назад, - рассказывает один из исследователей Кацуи Кояма (Katsuji Koyama), - Тогда окрестности черной дыры сияли ярче в миллион раз ярче, чем сегодня».

Это открытие может помочь ученым понять, отчего черная дыра именно в центре нашей собственной галактики намного менее активна, чем другие известные сверхмассивные дыры в центрах других галактик. До сих пор ее воспринимали как своего рода «спящего великана», но оказывается, совсем недавно этот великан просыпается: возможно, сегодня он просто «приходит в себя» после той вспышки.

Читайте и о других исследованиях этого чудовища: «Вселенская катапульта», «Всегалактический ускоритель».

По сообщению Space.Com

Вселенская катапульта: Звезды как снаряды

120 млн. лет назад сверхмассивная черная дыра, лежащая в центре Млечного пути, поглотила своего младшего родственника – черную дыру относительно небольших размеров. Предположение основано на наблюдении за 10 аномальными звездами, настолько быстрыми, что им предстоит в конце концов покинуть нашу галактику и начать самостоятельное путешествие по бескрайним просторам космоса.

10 сверхскоростных «звезд-снарядов» были обнаружены неподалеку от центра Млечного пути, и 5 из них получили ускорение практически одновременно

Обнаружив первую такую «беглянку» в декабре 2004 г., астрономы пришли к выводу, что звезду катапультировала сверхмассивная черная дыра, находящаяся в центре нашей галактики. Вероятный сценарий подобного события выглядит следующим образом: к черной дыре приближается система из двух звезд, вращающихся вокруг общего центра масс на небольшом расстоянии друг от друга. Под действием колоссального притяжения дыры двойная система «идет в разнос», одна из звезд падает на поверхность черной дыры, а другая, разогнавшись, пролетает мимо нее и улетает прочь на скорости порядка 4 000 км/с.

Впрочем, ученые озвучили также и ряд альтернативных сценариев, включая вариант с участием малой черной дыры, притаившейся неподалеку от сверхмассивной. При определенном раскладе притяжение этих двух тел также может приводить к экстремальному разгону и выбросу отдельных звезд, как колоссальных снарядов.

Предположение о том, что 120 млн. лет назад в центре Млечного пути обосновались сразу две черные дыры, высказала группа специалистов под руководством Уоррена Брауна (Warren Brown), тщательно исследовав траектории звезд-беглянок. Согласно полученным данным, все они были выброшены из центра нашей галактики. При этом выяснилась очень интересная вещь: 5 из 10 изученных звезд начали свой путь приблизительно в одно и то же время – около 120 млн. лет назад.

Комментирует Уоррен Браун: «Возможно, пятерка звезд была выброшена в ходе одного и того же события. Когда маленькая черная дыра на всех парах приближается к сверхмассивной дыре, гравитационные возмущения должны привести к выбросу целой группы звезд, находящихся неподалеку. Нам посчастливилось обнаружить 5 из них». Впрочем, ученый отмечает, что звезды могли быть выброшены и в ходе абсолютно независимых инцидентов, пришедшихся на один и тот же период времени.

Исследователи подсчитали, что в пределах 330 тыс. световых лет от Земли должно находиться около сотни звезд, двигающихся с аномально высокими скоростями, причем примерно половина из них будет обнаружена в течение ближайших 5 лет. По мнению Брауна, исследование такого количества беглянок позволит-таки астрономам проникнуть в тайну ускорения звезд в галактическом ядре.

Сверхмассивная черная дыра, находящаяся в центре Млечного пути, активно исследуется и дарит самые неожиданные открытия. В частности, выяснено, что некогда она поглощала просто колоссальные объемы материи («Космические пираньи»).

По публикации The New Scientist Space

Всегалактический ускоритель: Черная дыра как акселератор частиц

 

Предложено объяснение природы крайне высокоэнергетических гамма-лучей, приходящих из центра нашей галактики, из области находящейся там сверхмассивной черной дыры.

Компьютерная модель газового облака вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Черная дыра действует как колоссальный акселератор, вырывая протоны из окружающей плазмы и разгоняя их (желтая линия) перед столкновением с медленными протонами в пространстве. Выделяемой в результате энергии достаточно для формирования мощнейшего гамма-излучения (зеленая линия)

О том, что центр Млечного Пути активно излучает, известно уже несколько лет. Источником считается газовый диск, окружающий центральную черную дыру – в процессе падения на ее поверхность, газ разгоняется до колоссальных скоростей, испуская высокоэнергетические фотоны. Однако в 2004 г. были обнаружены гамма-лучи, приходящие из центра галактики и обладающие колоссальной энергией в десятки триллионов электрон-вольт. Открытие порядком озадачило астрономов, поскольку такая энергия была слишком высока для того, чтобы вписываться в «теорию газового диска». Группой ученых из Аризонского университета, Национальной лаборатории в Лос-Аламосе, а также австралийского Университета в Аделаиде открыт физический механизм, способный объяснить природу этого излучения.

Согласно их схеме, ключевую роль в образовании излучения играет все та же черная дыра, работающая не только как поглотитель материи, но и как колоссальный ускоритель частиц. Согласно расчетам исследователей, черная дыра, лежащая в центре нашей галактики, может разгонять потоки протонов до энергий в 100 триллионов электрон-вольт. «Эта цифра может показаться более впечатляющей, если учесть, что наша черная дыра ведет себя крайне спокойно по сравнению более массивными черными дырами, находящимися в других галактиках», – отмечает астрофизик Дэвид Баллентайн (David Ballantyne), один из участников исследования.

Столь колоссальное ускорение частиц должно происходить в непосредственной близости от черной дыры, под действием ее крайне мощных магнитных полей. «С тех пор, как 30 лет назад в центре нашей галактики была открыта сверхмассивная черная дыра, она то и дело служит источником сенсаций. Теперь мы обнаружили, что ее «спокойствие» в широком спектре излучения весьма обманчиво. На самом деле она выбрасывает огромное количество энергии, разгоняя частицы у самого горизонта событий, то есть у границы той сферы, из которой уже нет возвращения», — говорит Фульвио Мелиа (Fulvio Melia).

Ученые смоделировали поведение частиц на компьютере: несмотря на скорость, близкую к световой, их движение оказалось хаотичным и криволинейным. Чтобы вылететь за пределы газового диска, простирающегося вокруг черной дыры на расстояние в 10 световых лет, ускоренному протону требуется несколько тысячелетий. Выбравшись в свободное пространство, он в конце концов сталкивается с медленным протоном межзвездного водорода. Энергия такого удара достаточна для образования пионов, или пи-мезонов. Эти частицы очень быстро распадаются, испуская гамма-лучи крайне высокой энергии. Выбраться из окрестностей черной дыры удается примерно 69% ускоренных протонов – 31% переживает столкновение и производит излучение в пределах газового диска. Как утверждают исследователи, предложенная ими модель прекрасно соотносится с данными о спектре и яркости наблюдаемого излучения.

По публикации Science Daily