Как сделать черную дыру на рисунке
Ученые полагают, что в центре нашей Галактики находится сверхмассивная черная дыра, но пока астрофизики не знают этого наверняка. Развеять их сомнения должен межконтинентальный виртуальный Телескоп горизонта событий — The Event Horizon Telescope (EHT).
Источник
Предполагаемый размер Солнечной системы (с облаком комет Оорта) — от 1 до 3 световых лет, то есть свет с одного края до другого летит больше года.
А чтобы добраться до центра Млечного Пути, нам придется покрыть дистанцию в 26 тыс. световых лет! Если взять всю Солнечную систему за 1 мм, то это расстояние уместится на 10-метровой ленте.
Чтобы оценить размеры Галактики (а Солнце находится на периферии), достаточно совершить один оборот вокруг ее центра, который займет 230 млн лет! Если бы мы начали считать в те далекие времена, когда нашу планету еще населяли динозавры, то сейчас мы как раз завершили бы первый виток. Неплохое путешествие. С момента образования Земли Солнечная система сделала примерно 20 оборотов вокруг центра Галактики со средней скоростью около 850 тыс. км/ч. Естественно, это приблизительное значение, полученное на основе наблюдений и расчетов.
Млечный Путь — как он выглядел бы извне
Правда, в самом центре Млечного Пути звезды уже движутся в 2, 3 и даже в 20 раз быстрее Солнца. Происходит это потому, что здесь, по предположениям ученых, находится сверхмассивный компактный объект — возможно, черная дыра (ЧД), которая обладает огромной массой и заставляет ближайшие к ней тела лететь вокруг нее с огромными скоростями, чтобы они могли оставаться на своих орбитах. Примерно как если бы вы держали кого-то за руки и раскручивались, только вместо хватки — огромная сила притяжения.
Перед тем как говорить о сверхмассивных черных дырах (СМЧД), стоит разобраться, что же такое черная дыра вообще, почему именно этот объект может находиться в центре Млечного Пути, а не какой-либо другой.
Сравнение размеров Солнца (1 пиксель) и звезды UY Щита. Источник
Самые крупные по размеру звезды обладают сверхмалой плотностью, потому и масса у них относительно невелика. Упомянутая UY Щита превосходит по объему Солнце в 5 млрд раз, а значит, средняя плотность ее вещества в миллионы раз меньше.
Естественно, ни наше светило, ни — уж тем более — планета, на которой мы живем, никогда черными дырами не станут: им недостаточно массы, чтобы под действием гравитации так сильно уплотниться. Подобная участь ждет только увесистые звезды (от 15 масс Солнца) в конце их эволюции после исчерпания материала для термоядерных реакций, когда внутреннее давление уже не сможет удерживать внешние слои и они начнут падать в центр. В противном случае центр превратится в нейтронную звезду, а внешние слои будут выброшены — произойдет вспышка сверхновой. Все зависит только от первоначальной массы объекта.
Как возникают ЧДЗМ, более-менее понятно. А вот процесс формирования сверхмассивных черных дыр, к сожалению, ученые пока еще представляют себе достаточно смутно. Существуют две основные гипотезы: 1) постепенное наращивание массы в результате падения вещества на ЧДЗМ; 2) коллапс больших газовых облаков и их превращение в звезду массой в несколько сотен тысяч масс Солнца или больше.
То есть в центре Галактики, по наблюдениям ученых, должен быть компактный объект размером в несколько миллионов километров (не меньше 12 млн, но до 6 млрд) и массой в несколько миллионов масс Солнца — то есть как UY Щита, но в 500 тыс. раз тяжелее. Это не может быть звезда, иначе она просто превратилась бы в черную дыру (что и происходит с телами в 15–20 масс Солнца — а тут несколько миллионов!).
По фантастическим фильмам и научно-популярной литературе мы знаем, что к черным дырам лучше не приближаться: у них есть некий горизонт событий — преодолев эту черту, вы уже не сможете вернуться назад… Да и на подлете вас разорвет на атомы приливными силами, а еще раньше — убьет смертоносным рентгеновским излучением от газа, который вращается вокруг черной дыры. Что и говорить, перспектива жить около такого космического монстра не очень-то радужная.
Проще всего представить горизонт событий как точку невозврата для самолета — линию, пролетев которую он уже не сможет вернуться на аэродром, так как ему не хватит топлива. Или как наш земной горизонт: когда корабль уплывает за него, мы перестаем видеть судно.
Корабль уплывает за горизонт — мы перестаем его видеть, получать отраженный от него свет, информацию. Автор: Нина Кабанова Горизонт событий — точка невозврата. Автор: Нина Кабанова
Свет, попадающий в ЧД, не может отразиться от поверхности, поскольку ее просто нет. Если фотоны летят по траектории, которая проходит через горизонт событий, мы уже не увидим их никогда и для нас в этом месте ничего не будет — одна чернота. Представьте себе коробку, изнутри покрытую черным бархатом, с проделанным в ней отверстием. Оно не имеет поверхности, но луч света, попадающий в него, уже не вернется к нам обратно. И мы видим черный кружок — или, если говорить о космосе, черную дыру.
Эффект гравитационного линзирования. Автор: Нина Кабанова
В 2016 году ученые получили подтверждение существования ЧДЗМ. Это практически прямое наблюдение таких объектов, правда не в оптике, а посредством регистрации волн пространства-времени гравитационно-волновыми обсерваториями.
Кроме двух уже названных типов, ученые выделяют также черные дыры промежуточной массы (их название говорит само за себя), которые, возможно, находятся в центре шаровых звездных скоплений, а также первичные ЧД, предположительно возникшие при зарождении Вселенной, после Большого взрыва. Но пока никаких серьезных наблюдательных данных по этим двум типам нет и они являются лишь гипотетическими.
Известный популяризатор науки астрофизик С. Б. Попов отмечает, что существует два подхода к этому понятию, а потому возникает определенный дуализм: «Для физика черная дыра — это объект, обладающий определенными внутренними свойствами. Самым главным и интересным является наличие горизонта.
Черная дыра — это не совсем предмет, это некая область пространства, у которой есть граница, но нет поверхности. Для астрофизика черная дыра — это объект, который проявляет себя как черная дыра.
Массы объектов (белых карликов, нейтронных звезд, черных дыр) во Вселенной по отношению к массе нашего Солнца. Как видно на рисунке, СМЧД (Supermassive Black Hole) начинаются от сотен тысяч масс Солнца, а ЧДЗМ (Stellar Black Hole) находятся в районе 6–100, то есть они гораздо меньше. Черные дыры промежуточной массы (Intermediate) занимают интервал в пределах сотен — сотен тысяч масс Солнца.
Что же касается объекта в центре Млечного Пути, то все указывает на существование там сверхмассивной черной дыры. Вряд ли здесь сбились в кучу нейтронные звезды или ЧДЗМ (которые тяжелее Солнца всего лишь в несколько раз). Даже если бы так и было, впоследствии они все равно слились бы в одну СМЧД.
Естественно, ученые проверили и эту гипотезу — и сразу же отмели ее. Траектории звезд, орбиты которых опоясывают указанную область, оказались гладкими, какими они бывают, если один объект вращается вокруг другого, сферически симметричного, находящегося в центре в единственном экземпляре, но не вокруг нескольких черных дыр.
Если бы здесь было много массивных тел, то траектории звезд представляла бы собой замысловатые линии, с зигзагами, возникшими вследствие притяжения каждой из дыр.
Пока во все, что было сказано выше, трудно поверить. Огромный массивный объект находится в центре нашей Галактики — и мы до сих пор толком ничего о нем не знаем?! Но нам известна его масса: она равна, по разным оценкам научных групп, 4–4,3 млн масс Солнца. Законы Кеплера и Ньютона позволили вычислить ее после того, как были измерены скорости звезд, которые движутся вокруг этого объекта по своим орбитам, примерно как планеты вокруг Солнца, только в разных плоскостях.
Движение звезд вокруг массивного тела (предположительно СМЧД) в центре Млечного Пути. Источник: NYT
По последним оценкам астрономов (наблюдения 2013 года), угловой диаметр объекта получился равным 30 mas (микросекундам дуги). 1 минута дуги (1 угловая минута) — это максимальное разрешение нашего глаза, в ней 60 секунд, а 1 микросекунда составляет 1/1000000 секунды — крайне малая величина. Или около 40 млн км (немногим меньше, чем от Меркурия до Солнца) с расстояния в 26 тыс. световых лет.
Эти данные неточны, по разным подсчетам, размер черной дыры может быть равен ее гравитационному радиусу (12 млн км) — или достигать 45 а. е. (1 астрономическая единица — расстояние от Земли до Солнца, около 150 млн км).
Полученные за последние 16 лет фактические изображения звезд, собранные в одном видео. Их реальное движение ускорено в 32 млн раз (иначе мы бы смотрели эту гифку 15 лет). Отдельные изображения сдвинуты, растянуты до одинакового масштаба и ориентации и покрывают центральную часть цветной анимированной иллюстрации, представленной выше. Источник: ESO/VLT
Верхний предел размера был установлен как раз на основании наблюдений центра Млечного Пути через большие радиотелескопы, объединенные в так называемый радиоинтерферометр со сверхдлинной базой (РСДБ). Единственный объект, который может быть таким массивным и иметь радиус порядка 1 а. е., — это черная дыра.
Объект Sgr A* — СМЧД. Радиоизлучение (показано голубым) исходит не из центра, а из области, находящейся вблизи горизонта событий, от газа, который вот-вот упадет на черную дыру
Это излучение миллиметровой частоты может проникать сквозь толщу пыли на пути к Земле. Для таких радиоволн нет препятствий при движении через всю Галактику. Но наша тонкая атмосфера, содержащая водяной пар, блокирует их и заставляет ученых располагать радиотелескопы в самых засушливых местах планеты с низкой влажностью, где практически отсутствуют осадки.
Для уверенного наблюдения настолько далекого объекта, расположенного в 26 тыс. световых лет от нас, потребуется телескоп с диаметром тарелки 10 000 км.
Построить его весьма затруднительно: у самой Земли диаметр всего 12 700 км. Поэтому ученые придумали способ компоновать полученные данные с разных приборов в единую картину, такую же, которую получил бы радиотелескоп, если бы его тарелка была размером с нашу планету. Проект получил название The Event Horizon Telescope — межконтинентальный виртуальный Телескоп горизонта событий.
Принцип действия радиоинтерферометра: два телескопа на расстоянии D друг от друга
Большинство радиоинтерферометров использует вращение Земли для увеличения числа ориентаций базы (расстояния между телескопами A и B), включенных в наблюдение. На рисунке ниже наша планета изображена в виде серой сферы, а база (отрезок AB) со временем меняет угол. Эта картинка будет наблюдаться, если смотреть на вращающуюся Землю из центра Галактики.
Схема апертурного синтеза. Источник
Такая схема используется и в Телескопе горизонта событий, только приборов уже не два, а сразу несколько.
Источник: Via Max Planck Institute / APEX, IRAM, G. Narayanan, J. McMahon, JCMT/JAC, S. Hostler, D. Harvey, ESO / C. Malin
Чтобы понять, насколько выросла разрешающая способность после объединения этих телескопов в сеть, представьте, что у нас появилась возможность разглядеть апельсин на Луне или стрелку на наручных часах на расстоянии 12 000 км (разумеется, если бы они излучали в радио).
Для совместного наблюдения за центром Галактики одновременно использовались сразу несколько радиотелескопов в разных местах планеты. Это позволило создать огромную тарелку размером с земной шар благодаря апертурному синтезу
Чтобы объединить два телескопа в интерферометр, не обязательно тянуть кабель или налаживать радиосвязь между ними. Важно записать приходящие данные на жесткие диски, а уже потом провести дальнейшую их обработку. Так и поступили в этом случае.
К сожалению, из-за нелетной погоды возникли небольшие затруднения с доставкой винчестеров из Антарктиды. Пока не будут собраны данные со всех телескопов (а их огромное количество — тысячи жестких дисков, и передать всю эту информацию по интернету просто невозможно), единую и полную картину сформировать не получится.
Жесткие диски с данными наблюдений за центром Галактики. Источник
В настоящий момент наблюдательные данные собраны в одном месте и уже обрабатываются, так что довольно скоро мы увидим первое синтезированное изображение тени (силуэта) черной дыры, того, что находится непосредственно у горизонта событий, — но не ее саму, ибо она излучает недостаточно, чтобы мы могли ее заметить (если не учитывать гипотезу об излучении Хокинга).
Максимум, что мы сможем разглядеть, — это вещество вокруг темной структуры, напоминающей диск, материю, которая впоследствии уйдет за горизонт событий, а точнее — излучение от нее.
Тень черной дыры получится не полностью темной, потому что некоторое количество вещества находится между ней и наблюдателем. Одна часть будет ярче другой из-за эффекта Доплера: материя вращается вокруг ЧД, левая половина летит к нам, правая — от нас.
Расстояние до этой черной дыры - около 50 млн световых лет, или почти 500 квинтиллионов (500 миллионов триллионов) километров. Чтобы ее сфотографировать, потребовалась сеть из восьми телескопов, расположенных на разных континентах.
"То, что мы видим [на снимке], - больше по размеру, чем вся наша Солнечная система, - пояснил Би-би-си профессор Университета Неймгена в Нидерландах Хейно Фальке. - Масса этой черной дыры превышает солнечную в 6,5 млрд раз".
"Это одна из самых массивных черных дыр, которые в принципе могут существовать, - добавил профессор. - Абсолютный монстр, чемпион Вселенной в сверхтяжелом весе".
Ученые впервые сфотографировали черную дыру
Это настолько важная новость для всего научного мира, что журналистам объявили о ней на пресс-конференции, которую одновременно провели сразу в шести городах: в Брюсселе, Вашингтоне, Сантьяго-де-Чили, Тайбэе, Токио и Шанхае - на четырех языках.
Дело в том, что до сегодняшнего дня все наши представления о черных дырах были исключительно теоретическими. Само их реальное существование было лишь научной гипотезой - пусть и очень убедительной.
Русская служба Би-би-си постаралась (как можно проще) ответить на самые очевидные возникающие вопросы.
Ученые что, не знали, существуют ли черные дыры на самом деле?
Автор фото, DR JEAN LORRE/SCIENCE PHOTO LIBRARY
Астрономы давно подозревали, что в центре галактики М87 находится супермассивная черная дыра, однако черное пятно в центре этого снимка - не сам коллапсар, а массивное скопление быстро движущихся звезд
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
Конец истории Подкаст
Строго говоря, да, не знали - точнее, не были уверены. И уж точно ни одной не видели - до сегодняшнего дня. Существовали лишь убедительные косвенные доказательства.
На бытовом уровне это можно сравнить с громом и молнией. Мы знаем, что разряд молнии порождает мощную ударную волну, которую мы воспринимаем как гром, и одно без другого существовать не может.
Однако молния может быть скрыта за толстым слоем облаков или высотными зданиями, и тогда мы слышим только удар грома, а самой молнии не видим - но можем с уверенностью предположить, что она была. Хотя и не можем полностью исключить другие объяснения.
Примерно так же и с черными дырами. Их существование было предсказано более общими научными теориями (впервые - еще в конце XVIII века) и с тех пор многократно подтверждено расчетами. Но "вещественных доказательств" у ученых не было - а теперь есть.
Кстати, ровно по такому же принципу физики десятилетиями прицельно искали предсказанные ранее гравитационные волны и бозон Хиггса. И в итоге - после десятилетий поисков - нашли и то и другое.
Черная дыра — это область внутри космоса с настолько сильной гравитацией, что она засасывает все вокруг, включая свет. Профессор РАН Сергей Попов объясняет, что у черных дыр нет одного четкого определения, и даже такое — это один из вариантов. Если спросить разных ученых — астрофизиков и физиков — они подойдут к ответу с разных сторон. Есть энциклопедические словари, которые закрепляют определения и дают конкретные ответы, но единственно верной формулировки не существует.
Сергей рассказывает, что в науке часто приживается какое-то словосочетание именно благодаря тому, что оно удобное. Дыра — потому что, если что-то туда попало, то не может выбраться назад. А черная — потому, что сам по себе этот объект ничего или практически ничего не излучает. Если представить пустую Вселенную, черный космос, и поместить там черную дыру, то ее невозможно будет увидеть. Она ничем не выделяется на фоне этой черноты.
Черные дыры как область пространства-времени
Черные дыры еще определяют как область пространства-времени. Сергей Попов объясняет, что все современные теории гравитации — теории геометрические. В них гравитация описывается как свойство пространства и времени. Имеется в виду, что между пространством и временем можно составить уравнение, это взаимосвязанные величины.
С начала ХХ века, с первых работ Эйнштейна по теории относительности, пространство и время объединены в некоторую сущность. Любые тела, не только массивные, но и самые маленькие, искривляют пространство вокруг себя и одновременно влияют на ход времени. Современные измерения позволяют определить, что в одном месте время идет не так, как в другом. Можно провести эксперимент и обнаружить эту разницу.
Черная дыра — это экстремальный способ воздействия на пространство — когда в одном месте собрали так много вещества или энергии, что пространство-время свернулись и образовали специфическую область. Можно говорить, что черная дыра — это объект, но с бытовой точки зрения объект — это что-то имеющее поверхность. Если идти по абсолютно темной комнате, можно наткнуться на стол, это будет объект с началом в конкретной точке. Если в абсолютно темной комнате или с завязанными глазами попасть в черную дыру, невозможно заметить ее границу. Потому что нет никакой твердой поверхности, человек сразу окажется внутри этой области.
Сергей сравнивает такой переход с государственными или областными границами. Если идти по лесу из одной страны в другую, то без указателей и карт невозможно заметить, в какой точке кончается одно государство и начинается другое. Лес в Финляндии ничем не отличается от леса в России, и нет никакой четкой границы, на которую можно наткнуться. И черная дыра — это такая область, где масса свернула пространство-время, и в итоге никакие предметы не могут ее покинуть, как только пересекут границу. Все, что туда попало, навсегда останется за горизонтом.
Черные дыры интересны в первую очередь как экстремальные объекты. Это максимально скрученное пространство-время, и многие эффекты становятся более заметны вблизи черных дыр. Начинают появляться принципиально новые физические феномены.
В теории гравитации стремятся подобраться как можно ближе к этим экстремальным объектам. Поэтому, говорит Сергей, изучение поведения вещества в окрестности черных дыр — очень интересная штука.
Как обнаружить черную дыру
В конце своей жизни массивные звезды могут превращаться в черные дыры. И на этапе, когда только пытались найти первые черные дыры, возник вопрос: как их можно обнаружить. Первая идея была такой: звезды, особенно массивные, нередко рождаются парами. Одна из таких звезд превращается в черную дыру, и мы перестаем ее видеть. При этом она продолжает существовать. Предполагалось, что мы сможем увидеть вращение соседней звезды вокруг этого невидимого объекта, при помощи вычислений измерить его массу и обнаружить, что в этом месте находится черная дыра.
Сергей Попов рассказывает, что исторически это был первый предложенный способ поиска. С 60-х годов ученые пытались искать их по такому методу, но ничего не обнаружили. Последние пару лет стали появляться возможные кандидаты на звание черных дыр, но ученые пока не уверены, что в паре с обычными звездами находятся именно они.
Если опять обратиться к черной дыре, которая соседствует со звездой, то вещество с обычной звезды может перетекать в дыру. Черная дыра своей гравитацией будет засасывать это вещество. Если представить, что в нее одновременно кинули два камня, они могут столкнуться над горизонтом на скорости почти равной скорости света. При таком столкновении выделится много энергии, которую можно заметить.
Но в звездах не камни, а газ. Когда разные слои газа трутся друг о друга, они нагреваются до миллионов градусов, и это тепло можно увидеть. С помощью такого способа в конце 60-х — начале 70-х годов, когда стали запускать первые рентгеновские детекторы в космос, открыли и первые черные дыры.
Почти все массивные звезды превращаются в черные дыры, но не все они находятся в двойных системах, или у них нет перетекания. В таком случае дыры ищут другим способом. Сергей рассказывает, что черная дыра сильно искажает пространство-время вокруг себя, но тут важна не столько масса, сколько компактность. Понять это легко, достаточно представить острый предмет. Это предмет с очень маленькой площадью. Если просто ткнуть куда-то пальцем, нельзя проткнуть поверхность, а если с такой же силой надавить на иголку, то проткнется палец, которым на нее давят. Так вот маленькие объекты при той же массе сильнее искривляют пространство-время вокруг себя. Такой эффект называется гравитационным линзированием.
Ученые наблюдают за звездой и вдруг замечают, что ее блеск растет, а потом совершенно симметрично спадает обратно. Со звездой ничего не произошло, но между нами и звездой пролетел массивный объект. И этот массивный объект, искажая пространство-время, собрал световые лучи.
Поэтому кажется, будто возрастает светимость звезды, а на самом деле просто больше ее света было собрано и попало к нам. Звезда с массой десять масс Солнца светила бы очень заметно, ученые бы ее не пропустили. А в таких наблюдениях появляется абсолютно темный объект с массой примерно десять солнечных. Что это может быть? Только черная дыра.
Если есть пара черных дыр, то, сливаясь, они будут порождать гравитационно-волновой всплеск. И в 2015 году впервые были обнаружены такие всплески гравитационного излучения. Это последний на сегодняшний день хороший способ поиска черных дыр.
Как сфотографировать черную дыру
Сергей Попов предлагает вспомнить фильмы или книги о человеке-невидимке. Его не видно, но если он надевает на себя одежду, мы видим одежду. Если пытается скрыться, то можно обсыпать его мукой или заметить следы. Черные дыры изучают примерно тем же способом. Ученые не видят горизонт событий и не видят недра черной дыры, поскольку ничто не может пересечь горизонт обратно в нашу сторону. Но они изучают поведение вещества вокруг.
То, что принято называть фотографией черной дыры, на самом деле — изображение вещества, движущегося вокруг черной дыры. Но в центре действительно возникает темная область, поскольку там находится черная дыра, из которой не может исходить свет.
По большей части черные дыры — маленькие объекты, находящиеся очень далеко от нас. Разглядеть черноту внутри яркой области удалось всего в одном случае. Для качественного снимка нужна была самая большая черная дыра в центре относительно близкой галактики. Дальше встала техническая задача — получить изображение с достаточной детализацией. Ни один телескоп сам по себе не может сделать такое изображение. Но если совместить несколько телескопов и разнести их на большие расстояния, то с точки зрения деталей они будут работать как один большой телескоп. Именно таким способом, при помощи нескольких телескопов, разбросанных почти по всему земному шару, удалось сделать снимок того, что все называют фотографией черной дыры в галактике М87. Такая фотография пока остается единственной.
Чтобы получить нечто похожее на снимок от других объектов, ученым нужны новые инструменты. Тем не менее есть прямые данные наблюдения поведения вещества вокруг разных черных дыр, практически вплоть до самого горизонта. До расстояния всего в несколько раз превышающих размер горизонта черной дыры.
Что мы знаем о черных дырах? В первую очередь то, что они представляют собой области пространства-времени, которые обладают невероятно мощным гравитационным полем. Его сила настолько велика, что черная дыра притягивает даже свет. Собственно говоря, по этой причине эти космические объекты и стали называть “черными дырами”. Однако то, что зафиксировал телескоп Hubble в небольшой соседней галактике Henize 2-10 противоречит этому представлению. Вместо того, чтобы поглощать все, что находится вокруг нее, черная дыра, наоборот, “рождает” звезды. Более того, появляющиеся звезды связаны с черной дырой ”пуповиной”, которая состоит из газа и пыли. Ее протяжность составляет 500 световых лет. Правда, о такой способности черных дыр науке были известно и ранее, однако зафиксировать это явление на достаточно близком расстоянии удалось впервые.
Ученые обнаружили черную дыру, из которой возникают звезды
Как черная дыра создает звезды
Хаббл выявил сверхмассивную черную дыру, находящуюся в центре соседней карликовой галактики. От нас она расположена на расстоянии порядка 30 млн световых лет. Это сравнительно немного по космическим меркам. Поэтому телескоп получил как изображение, так и спектроскопические свидетельства того, что область образования звезд связана с черной дырой. К слову, это далеко не самая близкая к нам черная дыра. Расстояние до ближайшей черной дыры составляет 1000 световых лет.
Ученые НАСА обнаружили, что область образования звезд связаны с черной дырой
Черная дыра извергает мощную струю ионизированного газа со скоростью более полутора миллионов километров в час. Как было сказано выше, она растянулась на 500 световых лет. Однако “звездный питомник” возник не на конце струи, а на расстоянии 230 световых лет от черной дыры. Благодаря газовым облакам, на которые наткнулась струя, здесь возникли идеальные условия для возникновения звезд. Об этом ученые НАСА сообщают в журнале Nature.
«Я был уверен, что в галактике Henize 2-10 происходит нечто особенное. Теперь Хаббл четко продемонстрировал связь черной дыры с расположенной рядом областью образования звезд” — говорит астрофизик, один из авторов исследования Эми Рейнс.
Как поясняют ученые, черные дыры образуют извергающиеся из них плазменные струи после того, как всасывают материю из ближайших звезд и газовых облаков. Они движутся со скоростью, близкой к скорости света. Когда газовые облака, в которую врезается плазменная струя, нагреваются до определенной температуры, они становятся идеальным “питомником” для звезд.
Черные дыры извергают плазменные струи газа со скоростью, близкой к скорости света
По словам ученых, несколько миллионов лет назад струя врезалась в разогретое газовое облако и разлетелась. Примерно так же, как мощная струя воды, которая ударяется о твердую поверхность. Скопления новых звезд возникает перпендикулярно потоку. Таким образом можно проследить траекторию его распространения.
Однако не всегда подобные струи приводят к возникновению звезд. Иногда они нагревают газовые облака слишком сильно, в результате чего последние теряют способность снова остывать. В таких условиях звезды не могут образовываться. Как правило, такой “перегрев” газовых облаков возникает в крупных галактиках. Ранее даже считалось, что потоки плазмы, наоборот, препятствуют возникновению звезд. К примеру, черная дыра в центре нашей галактики никаких звезд не производит, и вообще делает с ними нечто странное.
Снимок галактики Henize 2-10, полученный телескопом Хаббл
Поэтому возникновение звезд из газовой струи стало для ученых большим сюрпризом. Но почему же она не перегревает газовые облака? Как поясняют ученые, в черной дыре, которая была обнаружена в Henize 2-10, потоки струи были более “мягкие” и менее интенсивные, что создало идеальные условия для звездообразования.
Подписывайтесь на наш Яндекс.Дзен-канале, где вы найдете еще больше увлекательных материалов.
Эпоха черных дыр открыта
Черная дыра, о которой идет речь, вызывает интерес у ученых не только своей способностью создавать новые звезды. С течением времени она оставалась сравнительно небольшой. Ученые полагают, что подробное ее исследование поможет понять, как возникают более крупные сверхмассивные черные дыры во Вселенной. Ученые надеются обнаружить какие процессы заставили их увеличиться до гигантских размеров.
Кроме того, методы которые разработала команда для обнаружения тусклой сигнатуры черной дыры, помогут обнаружить, по их мнению, другие подобные черные дыры. Карликовые галактики, возможно, хранят в себе некоторую информацию о том, как возникла черная дыра и развивалась. Таким образом, возможно, в скором времени мы узнаем еще больше информации об этих загадочных космических объектах, которые, порой, действительно удивляют.
Читайте также: