Чёрные дыры
Согласно современным космогоническим представлениям в центрах галактик должны находиться чёрные дыры. Как известно, “черные дыры” нельзя обнаружить непосредственными наблюдениями — их существование устанавливается по тому мощному влиянию, которое они оказывают своим тяготением на движение окружающей материи.
Измерения параметров движений в центральной области нашей Галактики вели с 1992 по 1998 г. сотрудники Института внеземной физики им.Макса Планка в Гаршинге (Германия) под руководством А.Экарта (A.Eckart).Они определяли скорость перемещения 200 звезд с помощью специального спектрометра. Оказалось, что с наибольшей скоростью движутся те звезды, которые расположены поблизости от объекта Стрелец А, который и ранее предположительно относили к числу “черных дыр”. У звезд, удаленных от него всего на пять световых суток, скорость обращения вокруг центра превышает 1000 км/с.
Вычисления показали, что подобное движение звезд может наблюдаться лишь в том случае, если в ядре Галактики находится объект, масса которого составляет 2.6 млн массы Солнца, а плотность такая, как если бы 2 трлн Солнц “втиснуть” в один кубический световой год! Считается что это “черная дыра”, поглощающая за какие-нибудь несколько миллионов лет всю материю, попадающую в сферу ее влияния.
Однако эта скрытая масса могла быть и некоторой другой формой темного вещества, типа гигантских сверхскоплений слабосветящихся звезд. Теперь, согласно последним исследованиям гуппы учёных из США и Японии под руководством Баганова (Frederick K. Baganoff) найдено "лучшее доказательство наличия в центре Галактики именно черной дыры", которое, похоже, исключает наличие там любых других вероятно возможных объектов.
Асторофизики сделали запись мощнейшей вспышки рентгеновского излучения (которая характерна обычно для космических катастроф, типа взрыва сверхновых или столкновения звезд, сопровождающееся их гибелью), вышедшей из предполагаемого района нахождения черной дыры - Sgr A (объект Sgr A или радиоисточник Стрелец А -давно известен как центр нашей Галактики и эпицентр рентгеновского излучения). В течение нескольких минут Стрелец А стал в рентгеновском диапазоне в сорок пять раз ярче, а затем за несколько часов его яркость возвратилась на прежний уровень. По характеру изменения яркости удалось определить размеры излучающей области. Они оказались всего в 20 раз больше размеров горизонта событий, предсказанного теорией относительности.
Этот интервал равен времени путешествия света от Солнца к Юпитеру. То есть, рентгеновское излучение исходит из очень массивного объекта, сжатого в очень малое пространство.И согласно законам Общей Теории Относительности, только черная дыра может быть столь же плотна как этот объект. Будь там даже сверхмассивная нейтронная звезда, она не смогла бы быть таких малых размеров при такой силе гравитации, коей обладает.
Быстрый рост и спад излучения, также свидетельствует о том, что источником вспышки стало вещество упавшее на черную дыру. Это подтверждает, что процессы аккреции (падения вещества) на центральную черную дыру нашей Галактики сходны с процессами происходящими в квазарах и ядрах активных галактик.
Последние данные уменьшают ранее предполагаемые размеры черной дыры в 1000 раз. Предыдущие оценки были основаны только на анализе возмущений в движении звезд. Следовательно, с учетом наблюдений супермассивных черных дыр в центрах других галактик и соотнося их с размером нашей черной дыры, можно высказать предположение, что, либо наша Галактика довольно молодая, по сравнению с другими (черная дыра не успела набрать массу), либо она значительно меньше в своих размерах на 1/3, чем принято сейчас считать.
А как у других.
Расположенная неподалеку от Млечного Пути галактика Centeurus A имеет в своем центре массивную черную дыру. Это удалось установить международной команде астрономов из Южной Европейской Обсерватории, проводивших наблюдения с помощью телескопа VLT (Very Large Telescope) в Чили. Измерения позволили определить массу черной дыры - около 200 миллионов масс Солнца. Галактика Centaurus A, известная также как NGC 5128, удалена от Земли на 11 миллионов световых лет. Это один из самых изученных объектов Вселенной. Как галактика она была каталогизирована в 1847 году британским астроном Джоном Гершелем (John Herschel) и уже полтора века изучается с использованием всего набора астрономических инструментов. О том, что в центре галактики находится черная дыра, подозревали давно, но никто не думал, что она настолько массивна.
Дж.Моран (J.Moran; Астрофизический центр в Кембридже, штат Массачусетс, США) утверждает, что ему удалось обнаружить сверхмассивную черную дыру в центре весьма удаленной от нас спиральной галактики NGC 4258, по результатам изучения мощного мазерного излучения, создаваемом молекулами воды газовых облаков, которые подвергаются воздействию интенсивной радиации.
Сопоставляя скорость движения космических облаков с их расположением, Моран установил, что они обращаются вокруг некоего центрального объекта, подобно планетам вокруг Солнца. По значениям скоростей удалось вычислить массу притягивающего центра: она оказалась близкой к 36 млн М*! Причем вся эта гигантская масса сосредоточена в области, поперечник которой менее 1 светового года. Такими характеристиками может обладать только черная дыра.
Источники мазерного излучения находятся на окружающей галактику NGC 4258 внешней периферии диска (или сферы - на этот счет среди астрофизиков нет единого мнения). Однако на столь значительных расстояниях, как в данном случае, наиболее вероятна, по общему мнению, форма диска. Мазеры располагаются там по S-образной кривой; такой изгиб, считает Моран, вызван давлением рентгеновского излучения от скопления сверхраскаленного газа, находящегося в центре данной системы.
Изучение движения мощных мазеров поможет, по мнению Моргана, поиску свермассивных черных дыр. Ближайшим кандидатом он считает галактику NGC 1068, в которой, судя по наблюдаемым скоростям мазеров, может находиться черная дыра с массой, превышающей солнечную в 10 млн раз.
"Космический прожектор" галактики M87 глазами телескопа Hubble
На снимке, сделанном космическим телескопом Hubble, виден голубой "луч прожектора" длиной почти 5 тысяч световых лет и желтое свечение от яркого источника - шарового звездного скопления, которое образует галактику M87. На первый взгляд галактика M87 (известная также под номером NGC 4486) является обычной гигантской эллиптической галактикой, самой крупной в галактическом кластере в созвездии Дева. Однако в 1918 г. астроном H.D. Curtis заметил загадочный "прямолинейный луч", исходящий из галактики M87. В 50-х годах, когда появились радиотелескопы, было обнаружено, что эта галактика является мощным источником радиоизлучения, получившим название Дева А. После многолетних исследований выяснилось, что в центре галактики M87 имеется сверхмассивная черная дыра, масса которой в 2 млрд раз больше нашего Солнца. Голубой "луч прожектора" представляет собой мощный выброс вещества из диска раскаленного полностью ионизованного газа, закручивающегося вокруг этой черной дыры. Этот поток вещества фокусируется мощными вихревыми магнитными полями, захваченными плазмой. Голубой цвет этому потоку придает синхротронное излучение, испускаемое электронами, которые вращаются вдоль линий магнитного поля.
Такие "прожектора" есть и у других галактик, просто галактика M87 хорошо изучена и находится относительно недалеко - на расстоянии 50 млн световых лет. Но для телескопа Hubble эта галактика все же слишком далека, чтобы он мог различить отдельные звезды, входящие в ее состав.
Не думайте что Чёрные Дыры черти - где. До самой ближайшей всего 6000 лет.
Обнаружена одна из ближайших к Солнечной системе черных дыр, которая образовалась в результате старения и последующей гибели звезды класса голубой гигант. И впервые довольно точно удалось вычислить ее орбиту обращения вокруг нашей Галактики – Млечный Путь.
Черная дыра была обнаружена благодаря тому, что “пожирала” вещество соседки – более малой звезды, сообщает Space Telescope Science Institute.
Открытие было сделано в результате наблюдений радиотелескопов Национального Научного общества (VLBA), объединенных в систему радиоинтерферометрии со сверхдлинной базой вместе со спутниками приема рентгеновского излучения Rossi.
Доказательством подтверждения открытия послужили оптические снимки, сделанные на Паломарской Обсерватории (POSS). Это впервые, когда орбитальное движение черной дыры было измерено.
Результаты исследований были сообщены 13 сентября 2001 года в выпуске журнала “Природа”.
Объект называется XTE J1118+480 и был обнаружен спутником Rossi X- 29 марта 2000 года. Более поздние наблюдения в оптическом и радиодиапазоне показали, что черная дыра отстоит на 6,000 световых лет от Земли и представляет собой бинарную систему, в которой она засасывает звездный газ из соседней звезды, формируя горячий вращающийся диск, напоминающий воронку водоворота в море. Этот процесс сопровождается выбросом субатомных частиц, которые испускают радиоволны.
Большинство звезд в нашей Галактике - Млечный Путь, находятся в пределах галактической плоскости. Однако, также имеются шаровые звездные скопления, которые содержат сотни тысяч самых старых звезд в Галактике, и которые находятся вне плоскости Галактики. XTE J1118+480 подобно таким шаровым скоплениям, перемещающимся со скоростью 145 километров в секунду относительно Земли, совершает замысловатые петли вокруг Галактики. Эта черная дыра образовалась в результате смерти массивной звезды, которая по классу была на уровне голубого гиганта. Такие звезды, когда полностью выработают свой ресурс, либо взрываются как новые звезды, оставляя после себя ядро оболочки в виде нейтронной звезды, либо заканчивают путь “гравитационным хлопком” сжатия, образуя черную дыру.
Эта черная дыра имеет массу, больше солнечной в 7 раз. Чтобы разогнаться до существующей скорости, ей потребовался толчок ускорения, который могла дать только гравитационная сила общей массы шарового звездного скопления, из которого она когда-то и была выброшена.
Выбросы из черной дыры?
02.11. Впервые зарегистрирован выброс энергии из черной дыры
С помощью европейского астрономического спутника XMM-Newton (X- Ray Multimirror Mission), астрофизики смогли впервые зафиксировать энергию, исходящую изнутри черной дыры. Отчет об этом исследовании, проведенном Jorn Wilms из Университета им. Карла Эберхарда в Тюбингеме, Германия, будет опубликован в очередном номере журнала Королевского астрономического общества Великобритании.
В июне прошлого года XMM-Newton был сфокусирован на спиральную галактику MCG-6-30-15, отстоящей от нас на расстоянии более 100 миллионов световых лет и в центре которой находится сверхмассивная черная дыра. С помощью двух камер EPIC (European Photon Imaging Cameras) спутника, Wilms и его коллеги получили спектры рентгеновского излучения аккреционного диска вещества вокруг черной дыры (прежде чем упасть на нее и исчезнуть "навечно", вещество скапливается на определенном расстоянии, образуя диск; разница в скоростях слоев диска создает потоки вещества, падающего на дыру). Ученых заинтересовала спектральная линия железа, которая оказалась удивительно широкой и яркой.
Исследователи полагают, что излучение газообразного железа, падающего на дыру, относится к внутренней части аккреционного диска (т.е. края, за которым материя падает на черную дыру). На это указывает ширина спектральной линии: фотоны как бы растянуты сильнейшим гравитационным полем, а такое возможно только у событийного горизонта черной дыры, где пространство крайне искривлено. Однако количество испускаемых фотонов и их энергия были настолько значительными, что не могли быть объяснены одним гравитационным эффектом. Иначе говоря, если черная дыра испускает столь сильное рентгеновское излучение, атомы железа обязаны получать энергию из источника, находящегося вне диска, то есть изнутри черной дыры. Черная дыра вращается и подвергается воздействию сильнейших магнитных полей, создаваемых движением газа в аккреционном диске. Наподобие динамо-машины, она направляет энергию к частицам аккреционного диска (к своему внутреннему "краю"), который вращается с немного меньшей скоростью, ! чем сама дыра. Это и приводит к повышению температуры и провоцирует рентгеновское излучение.
В то время как образ черной дыры, поглощающей материю, стал уже тривиальным, образ дыры, испускающей энергию, менее распространен, но не является чем-то совершенно новым. Вращение и трение черной дыры о силовые лини магнитного поля замедляют ее ротацию и вызывают выбросы энергии. Она, в свою очередь, еще больше разогревает вещество диска, что усиливает рентгеновское излучение. Эту идею выдвинули еще четверть века назад два астронома из Кембриджского университета Roger Blandford и Roman Znajek. И эта энергия должна поглощаться окружающим газом. "Наша работа должна быть подтверждена другими наблюдениями", признается Jorn Wilms. Но в случае успеха, речь будет идти о первом подтверждении теории, разработанной многими исследователями. Кроме того, полученные данные являются первым прямым доказательством вращения черных дыр.
Что явилось раньше -- дыра или звезда?
Еще не было звезд, планет и галактик -- но гигантские черные дыры уже поедали небеса. Телескоп, установленный на горе Апачей в штате Нью-Мехико, выловил в космосе самый старый объект из тех, что когда-либо видело человечество. Свет путешествовал с него до Земли больше, чем 14 миллиардов лет!
Астрономы уверены, что открыли настоящего монстра, супермассивную черную дыру, которая каждую секунду высасывала материю, равную массе Земли. Это открытие сбивает с толку: черная дыра уже питалась материей, когда после Большого взрыва прошло всего 700 миллионов лет -- мгновенье в истории Вселенной.
Открытие этого ископаемого квазара вынуждает ученых переписать историю возникновения звезд и галактик. Примерно так: вскоре после Большого взрыва первоматерия сжалась в причудливые "гиперзвезды", в тысячи раз большие, чем Солнце. Из-за своих чудовищных размеров эти суперсолнца были нестабильны, сжимались и превращались в черные дыры. Постепенно они притянули к себе часть первоматерии, а из другой ее части образовались звезды и планеты.
на главную
