Черные дыры

Черные дыры - это области пространства, настолько плотные, что даже свет не может преодолеть их гравитационного притяжения. Так как черная дыра проглощает газ, пыль и даже звезды, поглащаемое вещество становится настолько горячим, что начинает излучать с очень высокой энергией по мере того, как погружается в черную дыру. Эта энергия включает и рентгеновское излучение, которое способны обнаруживать телескопы на околоземной орбите.

Астрономы обнаружили относительно малую черную дыру в центре галактики NGC 4395 в созвездии Гончих Псов, которая излучает в рентгене так же интенсивно, как черные дыры обычных размеров.

NGC 4395 - первая галактика, в центре которой найдена маленькая, но очень эффективная сверхмассивная черная дыра.

В статье, которая была опубликована в Monthly Notices Королевского Астрономического Общества, астрономы из института астрономии Кембриджского университета пишут о том, что они обнаружили "крошечную" супермассивную черную дыру, которая, вопреки математическим ожиданиям, является столь же мощной, как большие черные дыры в центрах других галактик.

Черная дыра, расположенная в галактике NGC 4395, массивнее нашего Солнца в 50000 раз. Обычные известные нам сверхмассивные черные дыры, как правило, в миллионы и миллиарды раз массивнее Солнца. Согласно астрономам, эта черная дыра "работает" так же, как обычная сверхмассивная черная дыра, несмотря на ее малые размеры.

Наличие таких небольших по размерам черных дыр может объяснить свойства сейфертовских галактик - одного из типов активных галактик, в центре которых, как считается, содержатся черные дыры. Такие галактики менее ярки, чем квазары и другие активные галактики, но испускают большое количество рентгеновского излучения.

Астрономы пока не знают, сколько существует подобных черных дыр. NGC 4395 - единственая известная галактика с такой черной дырой.

Сверхмассивные черные дыры

Группа астрономов из института астрономии Гавайев, университета Висконсина, центра космических полетов им. Годдарда и центра космических полетов им. Маршалла в своем докладе на 20-ом симпозиуме по релятивистской астрофизике от 12 декабря представила результаты исследований сверхмассивных черных дыр.

Сверхмассивные черные дыры излучают во Вселенную гораздо больше энергии, чем все звезды вместе взятые. Многие из них сформировались не так давно. Они составляют всего лишь небольшую часть удаленных экзотических объектов, образующих то, что астрономы называют рентгеновским фоном, и производящих равномерно распространяющееся через всю Вселенную рентгеновское излучение.

Исследователи считают, что по крайней мере 15 процентов всех сверхмассивных черных дыр сформировалось, когда возраст Вселенной составлял половину ее сегодняшнего возраста. И в настоящее время черные дыры продолжают расти. Это противоречит существовавшей до сих пор теории, основанной на связи между размерами черных дыр и содержащих их галактик и предполагающей, что черные дыры сформировались тогда, когда формировались галактики.

Массы сверхмассивных черных дыр, образующихся в результате коллапса газовых облаков, от миллионов до миллиардов раз превышают массы звезд, а их размеры сравнимы с размерами нашей Солнечной системы. Астрономы полагают, что большинство галактик, включая и нашу собственную, содержат в центре сверхмассивные черные дыры.

Черные дыры считаются "активными", когда на них происходит аккреция больших количеств вещества. Это вещество, нагретое до миллионов градусов под влиянием сильных гравитационных сил, излучает особенно ярко в рентгеновском диапазоне.

Еще в январе 2000 года было объявлено о том, что с помощью рентгеновской обсерватории Chandra в так называемом рентгеновском фоне удалось разрешить отдельные точечные источники - удаленные галактики с активными черными дырами. Были проведены оптические, субмиллиметровые и радио - наблюдения этих источников. Субмиллиметровые и радио-измерения дают информацию о количестве энергии, испускаемой при формировании сверхмассивных черных дыр.

Вычисленные по данным наблюдений интервалы времени, в течении которых формируется и растет черная дыра, оказались намного большими, чем можно было бы ожидать с том случае, если бы эти черные дыры образовывались в результате слияния крупных галактик, как часто предполагалось до сих пор.

Наземные наблюдения проводились на 10-метровом телескопе Keck (оптические) и телескопе Максвелла (субмиллиметровые). Оба телескопа расположены на Гавайях. Радио - наблюдения проводились с помощью Very Large Array Национальной радио обсерватории (National Radio Observatories).

Очередная загадка черных дыр

        Что происходит с черными дырами в центрах двух соединяющихся галактик? Рентгеновская обсерватория NASA Chandra, кажется, может дать окончательный ответ на этот вопрос. Ее наблюдения двух супермассивных черных дыр, вращающихся вокруг друг друга, в центре NGC 6240 позволили предположить, что центральные черные дыры в соединяющихся галактиках также подвергаются объединению.

        Расположенная в созвездии Змееносца, яркая галактика NGC 6240 является разрушающейся системой, которая образовалась вследствие соединения двух меньших галактик. Это объединение было достигнуто в опережающей фазе; главные структуры в основной (родительской) системе уже разрушены, но за счет эффекта столкновения появилось яркое свечение активных галактических ядер.

        Прежние наблюдения NGC 6240 выявили в ее центре рентгеновскую эмиссию и два ядра, которые ярко светились в инфракрасных, оптических и радиолучах. Точная природа этих ядер не выяснена, поэтому астрономы до сих пор не могут связать источник или источники рентгеновской эмиссии из-за слабого пространственного рассасывания. “Шаг вперед произошел благодаря способности Chandra точно различить два ядра и измерить рентгеновское излучение из каждого из них”,- говорит Гинтер Хазингер из Института физики Земли Макса Планта в Германии. Он со своими коллегами использовал Chandra для изучения центра NGC 6240, и результаты их наблюдений будут опубликованы в ближайшем номере журнала Астрофизические письма.

        “С Chandra мы надеемся определить, какое из ядер является активной супермассивной черной дырой”,- говорит ведущий специалист того же института Стефани Комосса. “Будет забавно, если оба ядра окажутся черными дырами!”

        Открытие “подтверждает идею о том, что черные дыры могут увеличиваться до громадных размеров в центрах галактик за счет соединения с другими черными дырами”,- утверждает Комосса, - ”это крайне важно для понимания процессов формирования и развития галактик”.

        Спустя некоторое время эти две супермассивные черные дыры соединятся друг с другом. Этот процесс займет несколько сотен миллиардов лет. Возможно, в тот момент, когда вы читаете эти строки, он уже начался…

Astronomy [20.11.2002]