"Глаз Саурона" породила черная дыра?

Получены снимки центра спиральной галактики NGC 4151 в созвездии Гончие Псы. Астрономы прозвали его "Глаз Саурона" — уж очень его вид напоминает зловещее око этого толкиеновского персонажа… А все благодаря красно-желто-синему спектру рентгеновского излучения! Ученые связывают его наличие с расположенной поблизости сверхмассивной черной дырой.

NGC 4151 находится на расстоянии в 43 миллиона световых лет от Земли и является одной из ближайших к нам и самых ярких галактик. Ее можно легко увидеть с Земли даже в любительский телескоп. Она принадлежит к так называемым сейфертовским галактикам. Последние были описаны в 1943 году Карлом Сейфертом как спиральные или неправильные галактики с активным ядром, спектр излучения которого содержит множество широких ярких полос, что указывает на выбросы газа, скорость которых доходит до нескольких тысяч километров в секунду. К числу сейфертовских относится около одного процента всех наблюдаемых спиральных галактик.

Мощные газовые выбросы, как предполагают ученые, объясняются наличием в центре галактики сверхмассивной черной дыры. Ее масса может в десятки или даже сотни миллионов раз превышать массу нашего Солнца. Как известно, черные дыры притягивают к себе любые находящиеся вблизи них материальные объекты. Поэтому активная черная дыра всегда окружена так называемым аккреционным диском из вращающейся вокруг нее горячей плазмы.

Спиральная галактика NGC 4151 представляет немалый интерес для астрофизиков с точки зрения изучения взаимодействия сверхмассивной черной дыры и окружающего ее газового облака. Предполагается, что между ними существует "обратная связь", то есть газ вокруг дыры нагревается потоком исходящих из нее частиц.

Данные астрономических наблюдений были собраны рентгеновской обсерваторией Чандра и телескопом Якоба Каптейна в Ла Палма. Подтверждением идеи "обратной связи" между черной дырой и газовым облаком являются, прежде всего, сама форма рентгеновского излучения — оно вытянуто из левого верхнего в правый нижний угол, а также особенности спектра. Так, синяя и желтая части "зрачка" указывают на наличие положительно заряженного водорода, а красный эллипс вокруг него — на наличие нейтрального водорода, который является частью коллапсирующей структуры, находящейся возле центральной области галактики и искаженной гравитационными взаимодействиями с другими галактическими объектами. Желтые пузыри обозначают области, где недавно завершилось формирование звезд.

Исследователи выдвинули две версии, объясняющие наличие этого рентгеновского излучения. Первая состоит в том, что черная дыра в центре галактики когда-то, около 25 тысяч земных лет назад, развивалась гораздо быстрее, чем сейчас. В итоге излучение, идущее от поглощаемых ею частиц, было таким ярким, что вырывало электроны из оболочек атомов газа, попадавшихся ему на пути. В результате они стали испускать свечение, которое смешивалось с излучением ионизированных атомов. Его мы и наблюдаем сегодня.

Согласно альтернативному сценарию, "световое шоу" в центре NGC 4151 вызвано потоком энергии, освобождающейся в процессе поглощения черной дырой находящегося близ нее материала. Она и разогревает газовое облако до температуры рентгеновского излучения. Если газ не подвергается гравитационному воздействию, то за промежуток времени, равный примерно 100 тысяч лет, он рассеивается.

Оба этих сценария предусматривают возникновение вспышек, которые могут происходить в относительно короткий период времени с момента предыдущей активности и общая продолжительность которых равна приблизительно одному проценту времени существования черной дыры.

Астрофизики полагают, что подобные процессы происходят и в других галактиках, в том числе, отдаленных от нашей. Исследования влияния активно растущей черной дыры на окружающее ее пространство в центре близкой к нам галактики NGC 4151 поможет лучше понять их суть.

Кстати, "глаз Саурона" в знаменитом фильме Питера Джексона "Властелин колец", по мнению астрофизиков, очень напоминает реальный вид протопланетного диска звезды Фомальгаут в созвездии Южной Рыбы. Это облако космической пыли, испускающей излучение в инфракрасном диапазоне. Так что, возможно, этот литературный образ имеет "космическое" происхождение.

Ирина Шлионская