Монстр в центре Галактики превратился в заботливую няньку
Черные дыры часто рассматриваются в качестве этаких галактических хулиганов и разрушителей, хладнокровно пожирающих звезды и окружающий газ. А вот ученым (кстати говоря, нашим соотечественникам - известному астрофизику Рашиду Сюняеву, который ныне живет и работает в Германии (Физический институт имени Макса Планка - Max-Planck-Institut fur Astrophysik) и Сергею Наякшину из британского Лестерского университета (University of Leicester)) с помощью рентгеновской обсерватории "Чандра" (Chandra) удалось показать, что сверхмассивная черная дыра в центре нашего Млечного пути защищает и прямо-таки "холит и лелеет" скопление крупных молодых звезд.
Совокупность наблюдений в инфракрасном и рентгеновском диапазонах показывает, что крупные звезды, "столпившиеся" возле объекта (их несколько дюжин в радиусе 0,1 парсека, то есть трети светового года), обозначаемого как Стрелец A* (Sagittarius A* или Sgr A*), который за последние годы подвергся особенно тщательному изучению, не просто по спирали притянуты чудовищной гравитацией центральной черной дыры, а сформировались из коллапсирующих холодных газовых облаков в непосредственной близости от "монструозного няня".
Согласно современным теориям, все звезды рождаются из облаков холодного, практически не испускающего излучения галактического газа (в основном это водород и гелий). В некоторый момент в таком облаке под действием собственной гравитации начинают происходить фрагментация и сжатие (коллапс), приводящие к образованию протозвезд. При сжатии происходит разогрев будущей звезды, и это рано или поздно останавливает дальнейший коллапс облака и стабилизирует его форму. А в окрестностях черных дыр, как считалось ранее, "заготовки" зарождающихся звезд не выживут, неизбежно будут разорваны мощными приливно-отливными взаимодействиями. И вот эти-то вполне разумные соображения входят ныне в противоречие с удивительным фактом: в районе Sgr A* обнаруживаются молодые звезды.
Наякшин и Сюняев рассмотрели две основные модели, созданные для объяснения этого странного факта - способность "неприветливых" черных дыр предоставлять "безопасную гавань" гигантским звездам. Одна из возможностей связана с так называемой "дисковой моделью" ("the disk model"), согласно которой мощь гравитационного воздействия плотного газового диска, образовавшегося вокруг Стрельца A*, достаточна для того, чтобы свести на нет искажающее воздействие приливно-отливных сил черной дыры. При этом все силы, властвующие вблизи черной дыры, так удивительно уравновешиваются, что газовые облака могут эволюционировать совершенно естественным образом и формированию будущих звезд ничего в сущности не мешает. Вторая, "миграционная" (migration) модель исходит из того, что звезды, рожденные в условиях какого-либо скопления, расположенного где-то на достаточном удалении от черной дыры (в нескольких десятках парсеков, чтобы не было препятствий к их стандартному формированию), могут со временем быть просто притянуты к нашему центральному галактическому монстру. Сценарий с перемещением предсказывает наличие приблизительно одного миллиона маломассивных звезд в районе Стрельца A* (они составляют около 90 процентов массы кластера), а "дисковая модель" в свою очередь, постулирует резкое снижение количества этих звезд-компаньонов.
Чтобы разобраться, какое же из двух объяснений больше походит на правду, исследователи решили просто посчитать звезды вблизи черной дыры. Их оценка числа звезд в Стрельце A* базируется на сравнении интенсивности рентгеновского излучения, исходящего из окрестностей нашей черной дыры, с излучением, испускаемым Туманностью Ориона, про которую известно, что она содержит несколько тысяч звезд. В результате выяснилось, что черная дыра является владелицей "поголовья" из приблизительно 10 тысяч маломассивных звезд. Таким образом, относительно малое количество этих звезд позволяет исключить миграционную модель, настаивающую на миллионе звезд, и определенно свидетельствует в пользу "дисковой модели".
"Эти новые результаты многих ученых скорее всего чрезвычайно удивят... Мы можем теперь заявить, что звезды, вращающиеся вокруг Стрельца A*, не попали туда из стороннего звездного скопления. Скорее всего, они были рождены здесь же", - говорит Рашид Сюняев.
Еще более удивительным кажется то обстоятельство, что звезды, вырастающие в условиях столь опасного соседства, выглядят совершенно особенными. Несмотря на все трудности (или, напротив, благодаря им) эти "птенчики" "вылупляются" настоящими богатырями, и масса их значительно превышает массу возможных мигрантов. Надо думать, все это происходит благодаря тому, что сверхмассивная черная дыра притягивает и концентрирует вблизи себя "исходный продукт" - облака межзвездного газа.
"Эти звезды захватывают [газ] настолько эффективно, что становятся редкими тяжеловесами. Масса средней звезды здесь по крайней мере в 10 раз больше массы средней звезды где-либо еще... И такое преобладание звезд выявлено в одном из наименее приветливых мест в нашей Галактике, - удивляется Сергей Наякшин. - Вероятно, формирование звезд - это гораздо более устойчивый процесс, чем считалось ранее".
Новая модель формирования сверхмассивных звезд может также помочь раскрыть несколько тайн, связанных со сверхмассивными черными дырами, обитающими в центрах почти всех галактик. Ведь когда массивные звезды взрываются в качестве сверхновых (а по космическим масштабам, их эволюция протекает очень быстрыми темпами), они неизбежно обогащают центральные галактические области тяжелыми элементами вроде кислорода и железа. Это может объяснить большую концентрацию таких элементов, наблюдаемую в аккреционных дисках сверхмассивных черных дыр. Новые результаты помогут также "пролить свет" и на таинственное кольцо из звезд, недавно обнаруженное "Хабблом" в ядре нашей соседней галактики - Туманности Андромеды.
Источники:
Stars Form Surprisingly Close to Milky Way's Black Hole - Chandra Press Room
Black Hole Provides A Breeding Ground For Stars - Royal Astronomical Society
The 'missing' young stellar objects in the central parsec of the Galaxy: evidence for star formation in a massive accretion disc and a top-heavy initial mass function (PDF)
Massive stars can grow near black holes - New Scientist
Astronomers Surprised: Stars Born Near Black Hole - Space.com
Ссылки:
"Недостающие" МЗО в центральном парсеке Галактики: указания на звездообразование в массивном аккреционном диске
The "missing" YSOs in the central parsec of the Galaxy: evidence for star formation in a massive accretion disk and a top-heavy IMF
В центре Туманности Андромеды обнаружено загадочное кольцо юных звезд
Статьи по теме
Черная дыра в профиль
Пока современные технологии еще не дают возможности "погрузиться" в черную дыру, однако физики-теоретики уже смоделировали тот вид, который получат первые наблюдатели, рискнувшие изучить этих монстров.
Очаг, лишившийся дома
Группа европейских астрономов изучила очень необычное явление: одинокий яркий квазар, лишенный сколько-нибудь заметной окружающей его галактики. Для объяснения феномена предлагаются даже совершенно немыслимые вещи.
Черные дыры объявляют голодовку
Используя новую компьютерную модель, описывающую рождение и слияние галактик, астрофизики сумели показать, что активный рост центральных сверхмассивных черных дыр вызывает к жизни процессы взрывного высвобождение энергии, которые не только управляют развитием галактик, но и накладывают существенные ограничения на дальнейший рост самой центральной черной дыры.
"Чандра": Выявлено местонахождение потерянной материи
Удалось выявить местонахождение двух обширных облаков горячего межзвездного газа, которые могут быть связаны с некоторой частью таинственной скрытой материи. Компьютерное моделирование показывает, что эта невидимая материя должна формировать паутинообразную структуру из газовых облаков, внутри которых образуются скопления галактик. Эти облака до сих пор никто не мог обнаружить из-за их чрезвычайно низкой плотности.
Впервые удалось отыскать место рождения бродячего микроквазара
Впервые удалось проследить путь по Галактике и найти место рождения так называемого микроквазара - пары объектов, обращающихся вокруг общего центра масс, один из которых является компактным остатком взрыва сверхновой - нейтронной звездой или черной дырой. Ученые пришли к выводу, что бинарная система LSI +61 303 сформировалась когда-то в звездном скоплении IC 1805 и была вышвырнута из него примерно 1,7 миллиона лет назад.
Настоящие монстры питаются пончиками
Международная группа ученых нашла новые свидетельства того, что массивные черные дыры окружены газовыми облаками, имеющими форму пончика (тора), которые в зависимости от своего расположения на линии визирования к Земле могут блокировать от нас "вид" черной дыры, находящейся в центре.
"Трилистник" позволил достать сердце монстра
Тщательный анализ наблюдений редкого "учетверенного" квазара, осуществленных космической рентгеновской обсерваторией "Чандра", позволил получить свидетельства того, что отдельная звезда в расположенной между нами и этим квазаром галактике смогла резко увеличить рентгеновское излучение, доходящее от этого квазара до нас. Это открытие дает в руки астрономам новый и чрезвычайно точный инструмент для изучения газовых потоков вокруг сверхмассивных черных дыр, наблюдаемых как квазары.
Квазары порождают новые загадки
Квазары - самые яркие объекты во Вселенной - сформировались в относительно небольших галактиках. Согласно новому исследованию, эти сверхмассивные черные дыры появились вскоре после Большого взрыва и набрали свой вес на удивление быстро - быстрее, чем галактики, окружающие их. Астрономы попытались "вычесть" из общего излучения древнейших источников интенсивный свет их центрального квазара, чтобы непосредственно разглядеть "родительские" галактики, в которых развился тот или иной "монстр".
Гравитационная линза показывает сердце отдаленной галактики
В настоящее время известно уже множество примеров наблюдений галактик, действующих подобно "гравитационным линзам". Лучи света, проходя рядом с ними, отклоняются мощным гравитационным полем. За счет такого "линзирования" на небе появляется несколько дополнительных видимых изображений какого-нибудь отдаленного объекта, расположенного за такой галактикой - например, это может быть яркий квазар. Теперь астрофизики раскрыли важную тайну, связанную с этим феноменом.
Ученые нашли "звезду-спринцовку", подражающую черным дырам
Астрономы наблюдали нейтронную звезду Circinus X-1, испускающую струи вещества со скоростью, очень близкой к скорости света. Это самый быстрый поток вещества, когда-либо наблюдаемый от объекта в нашей Галактике, скорость сравнима со скоростью самых быстрых джетов, исторгаемых ядрами других галактик. Однако в тех галактиках струи порождаются сверхмассивными черными дырами, масса которых составляет миллионы и даже миллиарды солнечных масс.
Черных дыр рождается все больше и больше
Это открытие подтверждает давние подозрения астрофизиков насчет того, что действие черных дыр, скрытых от нас, обитающих на нашем так сказать космическом "заднем дворе", является едва ли не определяющим для всей структуры общегалактического "дома", это вовсе не какие-то экзотические древние мастодонты, давно отыгравшие свою роль в те времена, когда галактики только начали формироваться.
Микроквазар ворвался в нашу Галактику из соседнего шарового скопления
Астрономы проследили путь нейтронной звезды и ее спутника, звезды-компаньона, вещество которой нейтронная звезда активно поглощает (Скорпион X-1). В настоящее время эта парочка мчится через нашу Галактику, но ученые считают, что она присоединилась к Млечному пути около 30 миллионов лет назад, а до этого была выброшена из удаленного звездного кластера.
Найдена пара гигантских черных дыр, обреченных слиться в межгалактическом катаклизме
Ядро галактики NGC 6240 представляет собой систему из двух супермассивных коллапсаров, и в будущем ей грозят серьезные потрясения. Это доказали немецкие астрономы из Института внеземной физики имени Макса Планка с помощью орбитальной рентгеновской обсерватории "Чандра". Открытие подтверждает теории формирования супермассивных черных дыр.
Доказано существование массивной черной дыры в центре Галактики
Группе германских астрономов удалось показать, что в Галактическом центре расположен один-единственный сверхплотный и сверхмассивный объект - не что иное, как черная дыра. Определенность позволили внести наблюдения за движением звезды, которую исследователи условно обозначили как S2.
Вниз по "кротовой норе"
Гипотетическая субстанция с отрицательным давлением, необходимая для изготовления "червоточин" (то есть особых каналов в пространственно-временном континууме, по которым можно почти мгновенно перемещаться во времени и пространстве), похожа на недавно открытую темную энергию, благодаря которой космическое пространство расширяется с возрастающей скоростью.
Найден таинственный новый компаньон Млечного пути
С помощью программы Слоановского цифрового обзора неба удалось выявить ранее никем не замеченную группу звезд. Эти данные могут пролить новый свет на историю формирования звездного ореола Млечного пути, а также разрешить загадку с предсказанием модели преобладания во Вселенной так называемого "холодного темного вещества".
Черные дыры разрушили теорию призрачных частиц
Недавно появилась интересная теория, которая претендует ни много ни мало, как на раскрытие всех основных тайн современной космологической науки. Эта теория "призрачного конденсата" появилась в прошлом году. Предполагается, что межзвездный вакуум заполнен своеобразной "жидкостью" или "флюидом" из призрачных частиц. Однако согласно последним вычислениям, черные дыры, населяющие нашу Вселенную, могли бы очень быстро "выхлебать" любую подобную "жидкость".
"Чандра" открывает новый этап в исследованиях темной энергии
Полученные космической рентгеновской обсерваторией "Чандра" снимки ионизированного газа в скоплениях галактик позволили астрономам применить новый метод определения массы и энергии, содержащихся в нашей Вселенной. Было получено независимое подтверждение небывалого явления: примерно 6 млрд лет назад стадия замедляющегося расширения Вселенной прекратилась и сменилась стадией ускоренного расширения, продолжающегося до сих пор.
Столкновение двух безумных гигантских колес на скорости 10 млн км в час
На этой выразительной фотографии, полученной с помощью космического телескопа "Хаббл", запечатлена пыльная спиральная галактика, которая, вращаясь, проходит через другую большую яркую галактику NGC 1275. Рентгеновское и радиоизлучение с большой вероятностью указывают на наличие черной дыры в центре этой яркой галактики. NGC 1275 находится от нас на расстоянии примерно 235 млн световых лет в созвездии Персея.
"Интеграл" нашел новый класс астрономических объектов
Речь идет о бинарных звездных системах, составной частью которых является черная дыра или нейтронная звезда, заключенных в плотный кокон из холодного газа. Из-за подобного кокона эти объекты остаются невидимыми для традиционных телескопов, однако "Интеграл" как раз и был задуман так, чтобы изучать подобные скрытые высокоэнергетичные явления во Вселенной, выдающие себя только посредством потоков гамма-излучения (недаром его окрестили "охотником за черными дырами").
Жизнь в Галактике сберегли звездные мятежники
Группа европейских астрономов выяснила, что многие звездные соседи нашего Солнца движутся по очень необычным маршрутам между спиральными рукавами Млечного пути. Согласно новому исследованию, наши звездные окрестности - это перекресток звездных дорог, где сливаются различные потоки звезд, прибывающих с разных направлений. Некоторые из этих звезд, содержащих свои планетные системы, могут на самом деле оказаться иммигрантами из бурного центрального региона нашей Галактики.
Удалось провести самые детальные наблюдения рождения черной дыры
Обнаруженный в глубоком космосе сверхмощный кратковременный выброс энергии, о котором удалось быстро оповестить 33 обсерватории во всем мире, позволил не только получить надежное свидетельство в пользу теории происхождения черных дыр в результате звездных взрывов, но и провести самые детальные на сегодняшний момент наблюдения таинственных явлений, получивших название GRB (всплеск гамма-излучения).
Английские астрофизики уверяют, что WMAP намерял "туфту"
Многие астрономы теперь убеждены в том, что Вселенная в основном заполнена "темным веществом" и таинственной "темной энергией". Едва ли не самым весомым аргументом в пользу этой теории считаются недавние исследования космического микроволнового фона, проведенные с помощью спутника WMAP. Однако теперь группа астрофизиков из Великобритании утверждает, что картина распределения этого реликтового излучения - своеобразного микроволнового "эха" Большого взрыва - фактически была искажена или даже "разрушена" в процессе движения реликтовых фотонов сквозь скопления галактик. В результате можно очень сильно усомниться как в существовании темной энергии, так и темного вещества.
Лебедь плюется и пузырится
Группе астрономов из Нидерландов и Великобритании удалось обнаружить гигантский "пузырь с реактивным двигателем", сформированный в газовой оболочке вокруг черной дыры, расположенной в нашей Галактике.
Ранняя Вселенная была заполнена черными мини-дырами
Британские исследователи нашли свидетельства в пользу экзотичной теории, согласно которой ранняя Вселенная представляла собой пространство, заполненное одними лишь крошечными первородными черными дырами.
Десятисекундный армагеддон
Американские исследователи считают, что случаи массовой гибели живых существ на Земле можно объяснить, если использовать информацию о мощнейших звездных взрывах, получивших наименование гамма-всплесков. Удалось составить возможный сценарий подобного армагеддона.
Черные дыры - источник жизни
Всем известно, что черные дыры несут с собой смерть, однако американские астрономы обнаружили, что эти зловещие монстры способны также давать и начало новой жизни, способствуя образованию новых звезд. Более того, индуцированное релятивистскими "джетами" (струями) формирование звезд, возможно, играло важнейшую роль при появлении первых галактик в ранней Вселенной.
Рой черных дыр в нашей Галактике
Огромный рой, состоящий из 10-20 тысяч или даже большего числа черных дыр, может облетать по орбите сверхмассивную черную дыру в центре Млечного пути. Об этом свидетельствуют новые исследования, проведенные с помощью космической рентгеновской обсерватории "Чандра". Чудовищный рой представляет собой самое высоко- концентрированное скопление черных дыр в нашей Галактике.
Обнаружен новый тип космических взрывов
Российские и американские астрономы идентифицировали новый класс космических взрывов. Эти взрывы обладают большей мощью, чем взрывы сверхновых звезд, однако значительно уступают большинству "обычных" гамма-всплесков, являясь таким образом промежуточным звеном в иерархии звездных катаклизмов. Возможно, существует самая тесная связь между такими экстремальными событиями и более "привычными" вспышками сверхновых.
Прорыв в компьютерном моделировании двойной системы черных дыр
Американским физикам удалось получить важный промежуточный результат в решении одной из фундаментальных и до сих пор нерешенных проблем Общей теории относительности - речь о моделировании поведения двух черных дыр, движущихся по спиралевидным орбитам вокруг общего центра масс. Ожидается, что такая двойная система представляет собой мощный источник гравитационных волн.
Астрономы изобрели метод поиска неведомого типа черных дыр-середнячков
Астрономы возможно изобрели новый способ поиска представителей долгожданного "промежуточного" типа черных дыр (с массами, в несколько сотен раз превышающими массу нашего Солнца), что должны заполнить зияющий пробел между "звездными" черными дырами (порядка 10 солнечных масс) и их сверхмассивными "кузенами"-монстрами, обитающими в ядрах галактик.
Физики доказали, что рукописи не горят
Известный популяризатор науки и специалист по черным дырам Стивен Хокинг на пару с Кипом Торном, по всей видимости, проспорил Джону Прескиллу полное собрание томов Британской энциклопедии. В 1997 году эти три космолога заключили между собой ставшее вскоре широко известным пари относительно того, исчезает или нет информация, поглощаемая черными дырами вместе с материальными носителями, то есть меняется ли вообще внутреннее состояние черной дыры в зависимости от конкретных характеристик частиц, которые ею поглощены.
Черные дыры играют сами c собой в смертельный футбол
Когда сталкиваются сверхмассивные черные дыры, представляющие собой ядра соседних галактик, пространство вокруг них буквально трещит по швам, только держись! Мощнейший всплеск гравитационного излучения сообщает всему миру о том, что эти монстры яростно сливаются в одну еще более массивную черную дыру. "Пинок", который эта система получает в момент столкновения, может даже выбить получившуюся в результате черную дыру вон из родной галактики. Новое исследование описывает последствия такого межгалактического столкновения с точки зрения современной теоретической физики.
Сверхмассивная черная дыра в центре нашей Галактики быстро вращается
Периодические вспышки в инфракрасном диапазоне в районе этой черной дыры являются свидетельством ее вращения, а новые данные таким образом "возвещают новую эру наблюдательной физики черной дыры и проверки истинности общей теории относительности".
Вторая черная дыра в центре Млечного пути поставляет своему "боссу" младенцев на завтрак
Американские астрономы предполагают наличие еще одной черной дыры в самом "сердце" нашего Млечного пути, правда, это черная дыра "всего лишь" среднего веса, масса ее в тысячи, а не в миллионы раз превосходит массу нашего Солнца. Занимается эта "новая" черная дыра тем, что притягивает молодые звезды поближе к своему сверхмассивному партнеру. Открытие может помочь объяснить, каким образом этому монстру удалось так "разжиреть".
Гигантская черная дыра поймана на месте преступления
Гигантская черная дыра в галактике RXJ1242-11, что расположена на расстоянии в миллиард световых лет от Земли, была поймана "на месте преступления" - в тот момент, когда она откусила "бочок" у звезды, похожей на наше Солнце, словно это был какой-нибудь межзвездный гамбургер. Такое явление, по словам астрономов, удалось пронаблюдать впервые. Это укрепило ученых во мнении, что черные дыры на протяжении всего времени существования Вселенной то и дело подобным образом пожирают звезды, и это может быть основным способом увеличения их массы.