Na saite Astrometriya Astronomicheskie instrumenty Astronomicheskoe obrazovanie Astrofizika Istoriya astronomii Kosmonavtika, issledovanie kosmosa Lyubitel'skaya astronomiya Planety i Solnechnaya sistema Solnce

Ogromnye puzyri v skoplenii galaktik ot sil'neishego izverzheniya vo Vselennoi
17.01.2005 0:27 | S. I. Blinnikov/scientific.ru

Kosmicheskaya rentgenovskaya observatoriya Chandra otkryla ogromnye polosti, sozdannye samym sil'nym v nablyudaemoi Vselennoi izverzheniem energii v dalekom skoplenii galaktik. Esli eto giper-izverzhenie svyazano s aktivnost'yu sverhmassivnoi chernoi dyry v centre skopleniya, to teorii o roste massy takih dyr trebuyut peresmotra.

Ris.1 Sleva: rentgenovskoe izobrazhenie observatorii Chandra pokazyvaet dve temnye polosti (kazhdaya po 200 kiloparsek v diametre). Kontury pokazyvayut radio-izofoty VLA (Very Large Array) na chastote 1.4 GGc. Sprava: to zhe skoplenie MS 0735 v vidimom (krasnom) svete s temi zhe radio-izofotami. Yarkost' radioizlucheniya maksimal'na v centre, gde raspolozhena gigantskaya galaktika, zatem padaet po zakonu r-1/4 i snova uvelichivaetsya kak raz vnutri polostei, tak kak oni zapolneny goryachim zamagnichennym gazom i neteplovymi ul'trarelyativistskimi elektronami.

Davno izvestny sotni goryachih puzyrei (po-angliiski bubbles) v mezhzvezdnoi srede galaktik s razmerami v neskol'ko parsek. Oni yavlyayutsya ili ostatkami sverhnovyh, ili obrazovany istekayushimi molodymi massivnymi zvezdami. Otkryty i bolee znachitel'nye puzyri - superbubbles - s razmerami v sotni parsek. Oni mogut byt' obrazovany i skopleniyami molodyh massivnyh zvezd, i cepochkami desyatka posledovatel'nyh sverhnovyh, a vozmozhno i gipernovymi.

V svezhem nomere Nature ot 6 yanvarya 2005 g. v rabote [1] (sm. takzhe astro-ph/0411553 ) opublikovano otkrytie nebyvalo ogromnyh giperpuzyrei v skoplenii galaktik MS 0735.6+7421 (dlya kratkosti MS 0735), razmery kotoryh v sotni tysyach raz prevoshodyat razmery obychnyh ostatkov sverhnovyh. Energiya goryachego gaza vnutri nih sootvetstvuet vzryvu desyatka milliardov sverhnovyh ili gamma-vspleskov!

Otkrytie bylo sdelano v rentgenovskom diapazone na observatorii Chandra. Nablyudeniya etogo dalekogo skopleniya (dlya MS 0735 krasnoe smeshenie z=0.22) provodilis' 1 dekabrya
2003 g. Za 11 chasov ekspozicii bylo zaregistrirovano 75 tys. rentgenovskih fotonov. Na izobrazhenii v rentgene i v radio (sm. ris. 1) vidny gigantskie polosti (kazhdaya po 200 kiloparsek v poperechnike). Eti giper-puzyri mogli byt' naduty izverzheniem energii okolo 6x10⁶¹ erg! (Napomnim, chto tipichnyi ostatok sverhnovoi obrazuetsya pri vydelenii energii "vsego" 10⁵¹ erg).

Eshe v 1930-e gody F.Cvikki obnaruzhil "virial'nyi paradoks" v skopleniyah galaktik: massa svetyashegosya veshestva galaktik v 50 - 100 raz men'she gravitiruyushei massy (esli verny zakony tyagoteniya N'yutona-Einshteina). Odnim iz glavnyh otkrytii rentgenovskoi astronomii 20-go veka bylo obnaruzhenie goryachego (neskol'ko desyatkov mln. gradusov Kel'vina) gaza v skopleniyah. Okazalos', chto vse galaktiki "plavayut" v goryachem gaze, massa kotorogo na poryadok bol'she massy vseh svetyashihsya zvezd galaktik. Imenno etot gaz, a ne zvezdy, i predstavlyaet osnovnuyu "barionnuyu" massu vo Vselennoi, hotya i ego nedostatochno dlya ob'yasneniya virial'nogo paradoksa: massa goryachego gaza sostavlyaet vsego 10 - 15% ot gravitiruyushei massy skoplenii, sostoyashih v osnovnom iz nevedomoi "temnoi materii" (povtorim: esli verny klassicheskie zakony gravitacii).

Schitalos', chto gaz dolzhen ostyvat' i padat' s tempom 10 - 1000 mass Solnca (M_o) v god v central'nye oblasti skoplenii, gde obychno nahodyatsya samye gigantskie galaktiki. Odnako nikakih sgushenii holodnyh oblakov ili molodyh zvezd tam obnaruzheno ne bylo. Okazyvaetsya, nechto podogrevaet gaz, ne davaya emu polnost'yu ostyvat'. Naibolee veroyatno, chto podogrev gaza proizvodyat relyativistskie strui (dzhety), vybrasyvaemye iz okrestnostei sverhmassivnoi chernoi dyry central'noi galaktiki. Naprimer, na ris. 2 pokazany nablyudeniya skopleniya Perseya (Abell 426) s togo zhe teleskopa Chandra. Bol'she vsego takaya kartina pohozha na magnitogidrodinamicheskie ili zvukovye volny, vozbuzhdaemye central'nym istochnikom (kak naprimer, v znamenitoi Krabovidnoi tumannosti s ee pul'sarom).

Ris.2 Sleva: rentgenovskoe izobrazhenie skopleniya Perseya (Abell 426). Sprava: to zhe s uvelichennym kontrastom.

V MS 0735 kartina neskol'ko drugaya: vidna yavno vydelennaya os', na kotoroi raspolozheny puzyri, a na granice puzyrei zametno povyshenie temperatury na fronte moshnoi udarnoi volny (ris. 3). Po-vidimomu, eti polosti byli naduty v hode izverzheniya energii iz central'noi sverhmassivnoi chernoi dyry za 100 mln. let. Pri etom v nastoyashee vremya ne vidno priznakov burnoi aktivnosti yadra v vidimom svete ili rentgene kak u kvazarov (dzhet svetit tol'ko v radio, i ego svetimost' v 100 tys. raz men'she, chem nuzhno dlya naduvaniya puzyrei). Ne isklyucheno, chto puzyri pitayutsya mehanicheskoi energiei strui. Zagadka sostoit v tom, chto dlya proizvodstva energii v modeli s chernoi dyroi neobhodimo padenie (akkreciya) veshestva na nee, a izverzhenie s nablyudaemoi energiei dostatochno dlya ostanovki ohlazhdeniya padayushego gaza, t.e. akkrecii s tempom 200 M_o/god v techenie neskol'kih mlrd. let!

Ris.3 Temperaturnaya karta central'nyh oblastei skopleniya MS 0735 (bolee krasnyi cvet otvechaet bolee vysokoi temperature). Kontury ocherchivayut puzyri v rentgenovskom izobrazhenii. Na vershinah puzyrei temperatura povyshaetsya, chto govorit ob obrazovanii udarnyh voln.

Pri standartnom predpolozhenii, chto 10% Mc² poshlo na naduvanie puzyrei i na udarnuyu volnu, nuzhno okolo 3x10⁸M_o. A eto uzhe pochti takaya zhe massa, chto mozhet pokoit'sya v vide chernoi dyry v centre MS 0735 - tam primerno 10⁹M_o, esli ishodit' iz korrelyacii massy chernoi dyry so svetimost'yu centra ("baldzha") galaktiki. Trudno predstavit', v ramkah sovremennyh modelei, chto vsego za 10⁸ let chernaya dyra poglotila tak mnogo materiala, chto vyrosla v poltora raza. Schitaetsya, chto burnyi rost vozmozhen tol'ko v rannyuyu epohu formirovaniya chernyh dyr, poka ih massy ne tak veliki.

Kak skazal odin iz avtorov otkrytiya Pol Nulsen (Paul Nulsen): "Etot novyi rezul'tat stol' zhe udivitelen, skol' i zahvatyvayush. Eta chernaya dyra obzhiraetsya, togda kak ona dolzhna byla by postit'sya." (Po-angliiski igra slov: "This black hole is feasting, when it should be fasting.").

Itak, rentgenovskaya astronomiya prinesla eshe odno znachitel'noe otkrytie, kotoroe stavit novye zadachi pered teoretikami, pytayushimisya ob'yasnit' evolyuciyu vidimogo i nevidimogo veshestva vo Vselennoi, rozhdenie i zhizn' chernyh dyr i drugih vozmozhnyh istochnikov chudovishnoi energii, v samyh raznyh formah proyavlyayushihsya v aktivnosti centrov galaktik.

Istochnik novosti:

1. B.R.McNamara, P.E.J.Nulsen, M.W.Wise, D.A.Rafferty, C.Carilli, C.L.Sarazin & E.L.Blanton The heating of gas in a galaxy cluster by X-ray cavities and large-scale shock fronts Nature 433, 45 - 47 (06 January 2005); doi:10.1038/nature03202

Publikacii s klyuchevymi slovami: Sverhmassivnye chernye dyry - Skoplenie galaktik Publikacii so slovami: Sverhmassivnye chernye dyry - Skoplenie galaktik
Sm. takzhe: Skoplenie galaktik v Volosah Veroniki UHZ1: dalekaya galaktika i chernaya dyra Skoplenie galaktik v Pechi Skoplenie galaktik Eibell 370 i za nim Pervoe glubokoe pole teleskopa "Dzheims Vebb" Skoplenie galaktik Pandora Skoplenie galaktik v Gidre Vse publikacii na tu zhe temu >>