Джет небольшой чёрной дыры удивил астрономов изменчивостью

Выполненные инфракрасным космическим телескопом WISE наблюдения двойной системы GX 339-4, содержащей чёрную дыру массой более шести солнечных, показали, что плотность регистрируемого потока излучения может заметно меняться на временных интервалах, длительность которых измеряется десятками секунд

Космический телескоп WISE выявил необычайно высокую изменчивость джета небольшой чёрной дыры, лежащей вблизи центра Галактики.

Целью новых наблюдений стала двойная система GX 339-4, отстоящая от нас более чем на 20 000 световых лет. В её состав входят чёрная дыра с массой, превышающей шесть солнечных, и звезда на широкой 1,7-дневной орбите. Как это обычно бывает, вещество светила постепенно переходит к чёрной дыре, которая приобретает аккреционный диск и пару джетов, ориентированных перпендикулярно ему.

Двойная система GX 339-4 с аккреционным диском и джетами (иллюстрация НАСА).
Двойная система GX 339-4 с аккреционным диском и джетами (иллюстрация НАСА).

«Инфракрасное видение WISE даёт возможность детально рассмотреть наиболее интересные внутренние участки GX 339-4, прилегающие к «основанию» джета», — замечает сотрудник Японского агентства аэрокосмических исследований Пошак Ганди (Poshak Gandhi), возглавивший научную группу, которая обрабатывала данные с телескопа. Наблюдения, выполненные в 2010-м, застали GX 339-4 в её активном, «ярком» состоянии.

WISE делает снимки в четырёх диапазонах (на рисунке ниже они обозначены как W1–W4) с центрами на 3,4, 4,6, 12 и 22 мкм, причём минимально возможный временнóй интервал, отделяющий фотографии одного и того же объекта друг от друга, составляет 11 с. В случае GX 339-4 астрономам один раз удалось снять данные с таким интервалом, и полученный результат оказался совершенно неожиданным: всего за 11 секунд плотность потока излучения, регистрируемая в разных диапазонах, успела заметно снизиться. Эта нестабильность свидетельствует в пользу того, что размер «основания» джета может изменяться примерно на порядок за довольно короткое время.

Данные WISE также помогли оценить индукцию магнитного поля, действующего на вещество в джете. Рассчитанная величина — (1,5 ± 0,8)•104 Гс — в несколько десятков тысяч раз превосходит индукцию поля Земли на её поверхности.

Изменения плотности потока излучения, регистрируемого WISE в четырёх разных диапазонах. Интервалу в 11 с соответствует переход «3 — 4» (см. нижний график). Длительность других интервалов либо равна 95 минутам (орбитальному периоду WISE), либо кратна этому значению. Плотность потока излучения измеряется во внесистемных единицах, миллиянских; 1 мЯн = 10–29 Вт/(м2•Гц). MJD — модифицированная юлианская дата. (Иллюстрация из Astrophysical Journal Letters.)

Полная версия отчета опубликована в издании Astrophysical Journal Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам НАСА.

22 Сентября 2011, 2:40    Den    75585    49

Комментарии (49):

Cobevitte  •  15 Декабря 2011, 2:40
Черные дыры, когда они поглощают материю, выделяют громадное количество энергии. Считалось, что большая часть этой энергии выделяется в форме излучения, главным образом, рентгеновского. Однако новые данные показали, что некоторые черные дыры могут высвобождать столько же или даже больше энергии в виде струй быстро движущихся частиц - джетов. Эти быстрые струи врезаются в межзвездный газ, разогревая его и запуская процесс его расширения.
Слава  •  16 Декабря 2011, 18:21
Джеты — струи плазмы, вырывающиеся из центров (ядер) таких астрономических объектов, как активные галактики, квазары и радиогалактики.
Mone  •  16 Декабря 2011, 23:01
На настоящий момент релятивистские струи остаются недостаточно изученным явлением. Причиной появления таких струй часто называют взаимодействие магнитных полей с аккреционным диском вокруг чёрной дыры или нейтронной звезды.
arem  •  17 Декабря 2011, 4:52
Так что же все-таки было вначале: сверхмассивные черные дыры или огромные галактики, внутри которых эти черные дыры находятся? Пресловутый философский вопрос в астрономии - "курица или яйцо" - не перестает мучить теоретиков не одно десятилетие. Попытки построить новый сценарий были предприняты после выявления факта существования черной дыры без своей родной галактики. Новые исследования показывают, что сверхмассивные черные дыры могут вызывать образование звезд, таким образом, создавая свою собственную галактику. Наблюдаемая картинка может также объяснить, почему галактики, содержащие большие черные дыры, также имеют и больше звезд.
Vap  •  17 Декабря 2011, 9:07
Чтобы прийти к такому неординарному выводу, были проведены обширные наблюдения замечательного и своеобразного объекта - квазара HE0450-2958 (предыдущие исследования этого объекта). Квазар HE0450-2958 выпадает из привычной картины ординарного квазара: как правило, сверхмассивные черные дыры - а квазары всегда идентифицируются именно с ними - формируются в центре галактик. Но HE0450-2958 по всем имеющимся наблюдениям, по-видимому, не имеет галактики, в центре которой он был бы сформирован. Это открытие было сделано в 2005 году. HE0450−2958 - достаточно яркий (M$_V$ = −25.8) радиоспокойный квазар, расположенный на расстоянии z = 0.2863 (5 миллиардов световых лет) от Земли, масса его составляет M$_{BH}$ = 8$\times$10$^8$ M$_⊙$.
Valow  •  17 Декабря 2011, 11:29
Сверхмассивные черные дыры находятся в ядрах большинства крупных галактик. Часть из них являются активными галактиками, поскольку черные дыры в их центре поглощают огромное количество вещества, падающего на них. Эти приводит к выделению огромной энергии по всему электромагнитному спектру. Особенно впечатляющим является случаи квазаров, где активное ядро настолько яркое, что полностью затмевает свою галактику. Корреляция, которая существует между массой центральной сверхмассивной черной дыры и светимостью их балджа, звездной массой и дисперсией скоростей, приводит к выводу, что существует физический механизм, связывающий активность ядра и звездный балдж галактики.
Getaecole  •  18 Декабря 2011, 8:15
На основе совокупности наблюдательных фактов в последние годы была предложена еди- ная схема строения активных галактик – сейфертовских галактик и блазаров. Согласно этой схеме, в зависимости от направления луча зрения, галактика относится или к сейфертовскому типу галактик, если луч зрения направлен под достаточно большим углом к направлению дже- та и пересекает области с узкими и широкими эмиссионными линиями, или к типу блазаров, если джет направлен практически по лучу зрения.
Besisossemida  •  18 Декабря 2011, 9:19
У некоторых блазаров зарегистрированы периодические всплески излучения. Наиболее впечатляющие данные получены для блазара OJ 287, у которого периодичность вспышек составляет 12.6 лет.
BamEmpome  •  18 Декабря 2011, 12:05
Периодичность изменений блеска этого блазара объясняется моделью центрального источника, состоящего из двух черных дыр разной массы. Теория предсказывает раздвоенный характер всплесков излучения из-за пересечения меньшим компонентом аккреционного диска вокруг более массивного компонента. Напряженность магнитного поля в джете может быть определена по фарадеевскому вращению плоскости поляризации. Фарадеевское вращение плоскости поляризации – это поворот наблюдаемой плоскости линейной поляризации при прохождении поляризованного излучения через замагниченную плазму. При этом плоскость поляризации поворачивается на угол θ, пропорциональный квадрату длины волны λ, θ = aλ².
swen  •  19 Декабря 2011, 12:05
Будущие инструменты, такие как Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, European Extremely Large Telescope и James Webb Space Telescope смогут искать объекты подобного рода, расположенные на больших расстояниях от нас, находить связь между черными дырами и формированием галактик в более удаленной Вселенной.
Chev  •  19 Декабря 2011, 13:08

Wide-Field Infrared Survey Explorer, или WISE (Широкоугольный исследователь в инфракрасных лучах; буквальное значение англ. wise — мудрый) — инфракрасный космический телескоп НАСА, запущенный на околоземную орбиту 14 декабря 2009 года с целью получения обзора всего неба в инфракрасном диапазоне.

Главной задачей WISE является полный обзор неба в четырех ИК-диапазонах в поисках таких объектов как: ультраяркие инфракрасные галактики, коричневые карлики, астероиды и кометы, сближающиеся с Землёй.

Основную часть телескопа занимает цистерна, заполненная жидким водородом. Глубокое охлаждение (до 7 кельвинов) защищает инструменты от «теплового шума».

Чувствительность WISE примерно в 500 раз лучше, чем мог обеспечить инфракрасный космический телескоп IRAS, при этом диаметр телескопа у WISE даже несколько меньше чем у IRAS: 0.40 м против 0.57 м.

Размеры космического телескопа: 2,85×2,00×1,73 метра, стартовая масса 662 кг. Объем бортовой флеш-памяти 96 Гбайт. Стоимость проекта составляет около 320 млн долларов США. Код обсерватории космического телескопа WISE — C51.

Fektr  •  20 Декабря 2011, 1:09
Миссию WISE возглавляет доктор Эдвард Л. Райт из университета Калифорнии, Лос-Анджелес. Миссия имеет долгую историю под руководством доктора Райта, с самого начала финансировалась NASA. В 1999 проект участвовал в конкурсе Medium-class Explorer (MIDEX), в программу NASA проект попал под названием Next Generation Sky Survey (NGSS).
ploled  •  20 Декабря 2011, 7:21
Основной инструмент обсерватории WISE — это криогенный пятизеркальный афокальный телескоп диаметром 40 сантиметров с фокусным расстоянием 1,35 метра и полем зрения 47 угловых минут.

Телескоп оснащен четырьмя камерами, каждая из которых работает в своем диапазоне: 3,3, 4,7, 12 и 23 мкм. Каждая камера состоит из матрицы размером 1024×1024 пикселя (1 Мпикс). В первых трех диапазонах (3,3, 4,7 и 12 мкм) масштаб изображения составляет 6 угловых секунд на пиксель, а в последнем четвёртом (23 мкм) составляет 12 угловых секунд на пиксель. Чувствительность детекторов составит соответственно 120, 160, 650, и 2600 микроянских (µJy) в 3,3, 4,7, 12, и 23 мкм. По чувствительности в диапазонах 12 и 23 мкм WISE в 1000 раз выше чувствительности спутника IRAS, и в 500 000 раз лучше чем обзор 1990-ых телескопа COBE в 3,3 и 4,7 мкм.

glorhoomecoum  •  21 Декабря 2011, 5:40
К активным ядрам галактик (АЯГ) относят около десяти типов объектов, наблюдательные свойства которых существенно отличаются. Классификация АЯГ многомерна и включает в себя такие параметры, как отношение плотности потока в радио и оптическом диапазонах, морфологию джетов, наличие или отсутствие в спектре широких эмиссионных линий, амплитуду переменности потока излучения в оптике и другие характеристики.
Tima  •  21 Декабря 2011, 9:48
Всё разнообразие типов и проявлений активности галактических ядер объясняется в рамках общей «унифицированной схемы». В данной модели сверхмассивная чёрная дыра и аккреционный диск погружены в область, где присутствуют отдельные облака газа, быстро движущиеся в гравитационном потенциале чёрной дыры. Жёсткое излучение от аккреционного диска ионизует газ в этой области, и она даёт широкие эмиссионные линии в спектре. На б´ольшем расстоянии от центральной машины плазма движется с меньшей скоростью и её излучение проявляется в виде узких эмиссионных линий. Центральная область окружена непрозрачным молекулярно-пылевым тором, который затеняет аккреционный диск и область широких линий при наблюдении под некоторыми углами. У некоторых объектов часть вещества выбрасывается в виде коллимированных ультрарелятивистских струй, направленных вдоль оси аккреционного диска. В зависимости от того, под каким углом описанная структура расположена по отношению к лучу зрения, будут наблюдаться те или иные свойства. В данной диссертации изучаются блазары — активные ядра, ось джета которых направлена под малым углом к лучу зрения. Движение вещества с околосветовой скоростью в направлении наблюдателя приводит к сильному релятивистскому усилению излучения джета. По этой же причине блазары показывают наиболее ярко выраженную активность среди всех АЯГ.
Ярик  •  21 Декабря 2011, 10:45
Из-за большой удалённости отдельные компоненты блазаров не разрешаются. Поэтому изучение их структуры представляет большую сложность и возможно лишь косвенными методами. По современным представлениям, за запуск, ускорение и коллимацию джета ответственно магнитное поле, силовые линии которого закручены в спираль из-за дифференциального вращения аккреционного диска. Поэтому по крайней мере во внутренних частях джетов должно присутствовать спиралеобразное магнитное поле. Часть теоретических моделей и наблюдательных данных указывают на то, что быстрая сердцевина джета в области ускорения должна быть окружена значительно более медленной оболочкой.
Игорь  •  22 Декабря 2011, 7:31
На некотором расстоянии от чёрной дыры энергия магнитного поля перестаёт преобладать над кинетической энергией частиц: заканчивается зона ускорения, и магнитное поле становится более хаотичным. В конце зоны ускорения и коллимации вероятно присутствует стоячая ударная волна или зона реколлимации, которая наблюдается как ядро радиоджета на миллиметровых волнах. В некоторые промежутки времени излучение джета может определяться отдельными возмущениями плотности, распространяющимися вдоль джета.
Олексей  •  22 Декабря 2011, 11:53
В установлении вышеописанной структуры джета немаловажную роль сыграли мониторинговые фотополяриметрические наблюдения в оптическом диапазоне. Эти наблюдения, наряду с наблюдениями в других диапазонах спектра, и в дальнейшем будут способствовать совершенствованию нашего понимания природы активных ядер галактик.
Антон  •  22 Декабря 2011, 15:57
По современным представлениям, квазарами являются активные галактики, в центрах которых происходит аккреция вещества на вращающуюся сверхмассивную черную дыру с последующим образованием биполярных потоков плазмы. Несмотря на более чем полувековую историю изучения этих объектов, целый ряд вопросов, касающихся понимания физики процессов, проходящих как в аккреционном диске, вблизи горизонта событий черной дыры, а также и в самих выбросах, остаются открытыми. В настоящее время активно обсуждаются следующие вопросы: (i) механизм ускорения выбросов, их коллимация и удержание; (ii) состав выбросов; (iii) природа ярких джет-компонент, которая может быть как следствием фронтов релятивистских ударных волн, так и распространением неустойчивостей Кельвина-Гельмгольца [3]; (iv) механизм гамма-излучения квазаров; (v) место генерации оптического и гамма-излучения; (vi) механизм переменности излучения, (vii) взаимодействие выбросов с окружающей их средой и др.
Виталик  •  22 Декабря 2011, 18:01
Телескоп ЧАНДРА зарегистрировал рентгеновское излучение из области размером 1 угл. сек. около сверхмассивной черной дыры в самом центре нашей Галактики. Выдвинута новая гипотеза, что излучение производится несколькими тысячами скрывающихся там маломассивных звезд. В результате близких взаимных пролетов звезды должны быстро вращаться, а их короны - производить мощное рентгеновское излучение. Как следствие, темп аккреции газа на центральную черную дыру (альтернативная модель) должен быть еще ниже, чем считалось до сих пор.
Анатолий  •  23 Декабря 2011, 23:43

Аккреционная модель квазара это скорее всего вынужденная ошибка. Тоесть надо было что  сказать - вот и сказали. Выше говорилось о казаре без галактики, так что диска как бы нет по определению. И еще.

Аккреционная модель это замствованная у Зельдовича идея преобразования массы в энергию. Он воображаемо "выстрелил", под небольшим углом расхождения, две частицы в направлении ЧД. Разогнанные частицы столкнулись с другой стороны и выделили искомую энергию.

Заимствователи утрировали эту идею и сделали из нее то, что хотелось.Математики попервах "рассчитали" что в аккреционном процессе должно выделиться  10% МС2. Но потом подняли эту цифру до 40%. В расчетах львиная доля энергии выделяется при ударе разогнанного вещества о поверхность сверхплотного тела. Ну, ладно бы НЗ там хоть поверхность открыта, может и выделяется та энергия, кто знает? Но в ЧД поверхность спрятана под горизонтом событий!!! Как то нехорошо получается. Но когда сильно хочется то получается все! 

Glurarryamurb  •  24 Декабря 2011, 6:35
Наиболее распространена версия, что квазары представляют собой чёрные дыры, на которые падает вещество, что вызывает интенсивное излучение, в первую очередь, в рентгеновском диапазоне. Это приводит к появлению так называемых джетов – огромных струй элементарных частиц, вырывающихся с полярных областей квазаров на расстояние во многие тысячи световых лет.
Вася  •  25 Декабря 2011, 9:38
Специальная теория относительности Эйнштейна говорит, что ничто не может двигаться со скоростью, превышающей скорость света. Однако струи протонов и электронов , которые выбрасывают объекты типа квазаров и черных дыр движутся со скоростью, почти что равной скорости света. Эти струи несут в себе огромное количество энергии и могут простираться по прямой через межзвездную среду .
Cladiesse  •  25 Декабря 2011, 11:46
GX 339-4 является умеренно сильным переменным галактическим маломассивным рентгеновским двойным источником, и кандидатом в черные дыры, который вспыхывает время от времени.
Сергей  •  26 Декабря 2011, 1:50
Современные наблюдения гамма-всплесков указывают на направленный характер их излучения. Т.е. имеется релятивистская струя - джет. Направленный характер излучения подозревался давно, но лишь относительно недавно кривые блеска послесвечений (или, как еще говорят, ореолов) стали достаточно явно свидетельствовать в пользу наличия струй. Это означает, что модели всплеска должны естественным образом включать в себя механизм коллимации.
Николай  •  26 Декабря 2011, 11:45
При наблюдении ядра нашей Галактики в близком инфракрасном диапазоне, международной группе астрономов под руководством Р.Генцеля (R.Genzel; Институт внеземной физики Общества им.М.Планка, ФРГ) впервые удалось заметить мощные вспышки, происходившие в самой центральной части аккреционного диска, окружающего сверхмассивную черную дыр. Судя по колебаниям яркости с периодом около 17 мин, вспышки возникают вблизи горизонта событий, представляющего ту "поверхность невозвращения", из-под которой даже свет не может вырваться наружу. Эти данные указывают, что гигантская черная дыра в центре Галактики быстро вращается. Никогда прежде астрономы не получали столь детальную информацию из области, расположенной так близко к поверхности черной дыры.
Кирил  •  26 Декабря 2011, 21:03
Объект 3С 454.3 (z ≈ 0.8) является ярким представителем семейства блазаров. Он имеет один из наибольших потоков на миллиметровых волнах среди данной категории источников. В спектре 3С 454.3 имеются типичные для активного ядра галактики (АЯГ) два максимума, один из которых расположен в инфракрасной и оптической областях, другой — в гамма- и рентгеновском диапазонах. Установлена сильная переменность потока этого блазара на всех длинах волн от радио- до гамма-диапазона.
При прохождении сверхмассивной черной дыры-компаньона сквозь аккреционный диск в последнем возникают сильные ударные волны, которые распространяются по диску и могут достигать истоков джета, в результате чего в источнике наблюдаются вспышки. Ситуация последовательных вспышек неравной интенсивности и продолжительности может реализовываться в случае некруговой орбиты ДСЧД, когда в перицентре компаньон пересекает более плотные области аккреционного диска, а в апоцентре — периферийные, а также вследствие того, что при прецессии угол между плоскостью диска и плоскостью орбиты изменяется. При этом мелкомасштабные вариации изменения потока, по-видимому, отражают неоднородности аккреционного диска, поэтому детальный анализ кривых блеска вспышек позволяет исследовать его структуру.
Евгений  •  2 Января 2012, 7:02
Аккреция на сверхмассивные черные дыры является причиной активности галактических ядер (АГЯ) и предметом неиссякаемого интереса астрофизиков. Недавние наблюдения, выполненные с помощью орбитальных обсерваторий XMM-Ньютон, Чандра, космического телескопа им. Хаббла, радиотелескопа VLBA, а также других наземных и космических приборов, расширили наше понимание спектров, переменности и пространственной структуры АГЯ. В частности, методы радиоинтерферометрии позволили исследовать аккреционные диски в областях, меньших нескольких сотен гравитационных радиусов.
Николай  •  6 Января 2012, 0:16
Однако, несмотря на достижения в области радиоастрономии, инструменты с разрешением, достаточным для исследования внутренних частей аккреционных дисков, находятся в настоящее время в стадии разработки. Таким образом, остаются фундаментальные вопросы, на которые можно ответить только с помощью теоретических моделей АГЯ.
Все модели аккреции на черные дыры основаны на преобразовании углового момента аккрецируемого вещества таким образом, чтобы оно начинало приближаться к черной дыре. В одной из групп моделей угловой момент теряется веществом непосредственно с помощью механизма магнитной центрифуги. Долгое время существовали предположения, что диффузия углового момента аккреционного потока связана с турбулентностью. Предло- женная Шакурой и Сюняевым в 1973 г. α-модель учитывала вязкие напряжения с помощью феноменологически введенного пара- метра α. При этом турбулентная вязкость между соседними слоями аккреционного диска при- водит к потере веществом углового момента и появлению радиальной составляющей скорости.
Artem  •  13 Января 2012, 11:13
Одной из самых интригующих проблем современной астрономии является проблема существования черных дыр промежуточных масс: $10 M ☼ < M< 10^5 M$. В настоящее время ведется интенсивный поиск таких черных дыр с помощью разнообразных астрономических методов. Для этой цели наиболее подходящими объектами исследований являются шаровые скопления, которые могут содержать такие объекты в центральных областях скоплений.
Кирил  •  14 Января 2012, 17:11
С помощью четырёх космических обсерваторий NASA астрономы показали, что внутренний край аккреционного диска вокруг чёрной дыры расположен намного дальше от неё по сравнению с теоретическими предсказаниями. Это даст возможность лучше понять как высвобождается энергия, когда газ аккреционного диска, закручиваясь по спирали, падает на чёрную дыру.
Руслан  •  14 Января 2012, 20:19
Каждый гравитационный монстр расположен в центре эллиптической и особенно ярко светящейся гигантской галактики, находящейся на расстоянии около 300 миллионов световых лет, это галактика NGC 3842 в созвездии Льва, и галактика NGC 4889 находится в созвездии Волосы Вероники. Астрономы под руководством Николаса Мак Коннелла и Чан Пей Ма (университет Беркли), расшифровали сенсационные данные, полученные с различных инструментов, включая телескоп Keck на Гавайях и космический телескоп «Хаббл».
Леша  •  15 Января 2012, 14:25
Черные дыры из-за своей огромной гравитационной массы поглощают все, даже свет и другие излучения. Астрономы рассчитали массу сверхмассивных черных дыр на основании скорости вращения звезд, находящихся в галактиках и вращающихся вокруг них: черная дыра в центре NGC 3842 имеет 9700 миллионов солнечных масс, черная дыра в NGC 4889 сравнима или даже больше. Ее сфера, то есть, проще говоря, область из которой ничто уже не может выйти, в семь раз больше нашей солнечной системы.
Виталик  •  15 Января 2012, 16:27
Новое открытие также даст понять, процессы образования больших галактик и их черных дыр, которые отличаются от небольших галактик, заключили исследователи. Как именно, - могут показать только дальнейшие исследования. Новые большие радиотелескопы (типа SKA) нужны не столько для того, чтобы открыть больше пульсаров, а для того, чтобы открыть интересные объекты. Одна из интересных возможностей связана с обнарудением пульсаров вблизи центральной сверхмассивной черной дыры в нашей Галактике. Это позволит изучить свойства дыры и провести тесты общей теории относительности. Кроме того, это даст нам очень точное определение расстояния до центра Галактики.
Руслан  •  16 Января 2012, 17:21
В городе Тусон, штат Аризона (США) собрались астрономы, физики и другие ученые со всего мира. Они обсуждают то, что еще несколько лет назад казалось смелой мечтой – фотографию черной дыры. Конференция организована адъюнкт-профессором астрофизики Димитриосом Псалтисом из Университета Аризоны и доцентом кафедры астрономии Дэном Мароне из обсерватории Стюарда. «Никому никогда не удавалось сфотографировать черную дыру, – говорит Псалтис. – Мы собираемся сделать именно это. «Даже пять лет назад такое предложение выглядело бы слишком авантюрным, – добавляет заместитель директора обсерватории Haystack Массачусетского технологического института Шеперд Доэльман. – Теперь у нас есть соответствующие технические средства, чтобы взяться за эту работу». Общая теория относительности Альберта Эйнштейна допускает существование черных дыр. Десятилетия наблюдений и экспериментов косвенно подтверждают наличие черных дыр в космосе, но до сих пор не удавалось сделать снимок этого чудовищного космического монстра, гравитация которого настолько сильна, что искажает саму ткань пространства и времени. Поле тяжести вокруг черной дыры настолько велико, что пожирает все, до чего может дотянуться, даже свет не может покинуть ее пределы. По этой причине черные дыры не излучают свет, и сфотографировать их не так-то просто.
Евгений  •  17 Января 2012, 21:23
Однако выход есть. Дело в том, что вокруг черной дыры кружится пыль и газ, и прежде чем навсегда в ней исчезнуть, эта материя сжимается и закручивается в поле мощной гравитации, как вода в ванной. Трение от сжатия превращает материю в плазму, которая начинает светиться ярким светом. Именно этот свет астрономы попытаются рассмотреть с Земли. Конечно, само «тело» черной дыры увидеть все равно не удастся, но на границе исчезновения яркой плазмы внутри гравитационного кокона должен быть четко виден контур черной дыры.
Николай  •  18 Января 2012, 9:33
Этот контур является горизонтом событий – границей нашего мира и мира гравитационного монстра, куда мы не в силах заглянуть. Астрономы попытаются сфотографировать черную дыру в центре нашей галактики. Правда, несмотря на то, что этот объект в 4 млн раз массивнее Солнца, он находится слишком далеко для современных астрономических приборов – на расстоянии почти 26 тыс. световых лет.
Кирил  •  18 Января 2012, 12:27
Для фотографирования черной дыры астрономы планируют использовать 50 радиотелескопов, разбросанных по всему миру. По сути, будет создан виртуальный телескоп с зеркалом размером с Землю. Важность снимка черной дыры трудно переоценить. Например, общая теория относительности гласит, что яркий ореол вокруг черной дыры должен иметь вид идеальной окружности. Если на снимке будет сплюснутый, а не круглый контур, значит, теория Эйнштейна ошибается.
Николай  •  23 Января 2012, 6:18
Cygnus X-3 – пекулярная двойная рентгеновская система открытая более 40 лет. Этот объект наблюдается во всём диапазоне электромагнитного спектра. Это один из наиболее ярких рентгеновских источников, проявляющий как быструю переменность, так и длительные периоды высокой и низкой интенсивности. Также он является наиболее сильным источником радио излучения среди рентгеновских двойных систем; обнаруживает и гигантские радио выбросы и релятивистские джеты. При этом активность в радио диапазоне тесно связана с рентгеновским излучением на различных периодах. В настоящее время известно, что это массивная двойная система состоит из звезды типа Вольфа-Райе и компактного объекта, который, возможно, является чёрной дырой. Однако, природа компактного объекта, до настоящего времени, не установлена. Основываясь на регистрации высокоэнергичных гамма-лучей, был высказано предположение о том, что Cyg X-3 может быть одним из наиболее мощных источников заряженных частиц космических лучей в Галактике.
Впервые, попытки детектирования ТэВ излучения от Cyg X-3 были предприняты в середине семидесятых и продолжались до середины 80х. Два проекта были чрезвычайно важны: это результаты Kiel и, выполненные в это же время наблюдения Havera Park.
Результаты этих двух экспериментов показали очень большой поток при ультра высоких энергиях. Именно эти результаты стимулировали создание многих новых установок для исследований при сверхвысоких энергиях.
Переменность излучения, а также корреляция активности источника в широком диапазоне энергий, может нести существенную информацию, как о природе источника, так и о механизмах генерации частиц вплоть до сверхвысоких энергий.
Влад  •  24 Января 2012, 6:17
Доля двойных и кратных звезд в нашей Галактике составляет около 50%. В составе двойных систем встречаются любые комбинации звезд. Астрономы считают большой удачей, когда интересующий их объект входит в состав двойной системы, поскольку в этом случае оказывается возможным определить важнейшие характеристики объекта: его массу, радиус, температуру, светимость и т.п. Это можно сделать, изучая движение и взаимодействие звезд - компонент двойной системы. Среди двойных звезд выделяют так называемые тесные двойные системы (ТДС): системы из двух звезд, в которых на некотором этапе эволюции происходит обмен веществом между компонентами. Наиболее яркие наблюдательные проявления отмечаются у ТДС, находящихся на поздних стадиях эволюции, то есть на стадиях эволюции, следующих после завершения первичного обмена веществом между компонентами. Вместе с тем именно характеристики поздних стадий эволюции ТДС являются наиболее сильным критерием для проверки правильности наших представлений об эволюции звезд, поскольку поздние стадии эволюции связаны с образованием таких особенных (пекулярных) объектов, как белые карлики, звезды Вольфа-Райе (WR), нейтронные звезды и черные дыры.
Егор  •  27 Января 2012, 8:34
Достижения рентгеновской астрономии привели к открытию новых типов ТДС, в частности рентгеновских двойных систем, состоящих из нормальной оптической звезды типа Солнца, которая является донором и поставляет вещество на соседний объект, и релятивистского объекта (нейтронная звезда, черная дыра), находящегося в режиме непрерывающегося захвата (аккреции) вещества. Наблюдательные проявления релятивистских объектов в ТДС (для которых существенны эффекты общей теории относительности А. Эйнштейна) были впервые теоретически описаны в работах Я.Б. Зельдовича и его учеников в 1966 - 1972 годах. Предсказание мощного рентгеновского излучения от аккрецирующих нейтронных звезд и черных дыр (когда на них падает вещество) было сделано одновременно в 1964 году Я.Б. Зельдовичем и Е.Е. Салпитером (США).
Анатолий  •  28 Января 2012, 14:31
На начальной стадии система состоит из двух массивных горячих О-В звезд главной последовательности и однородного химического состава. Пусть масса более массивной звезды OB1 не сильно превосходит массу менее массивной OB2 . Время ядерной эволюции звезды на стадии выгорания водорода в ядре для звезды с массой 30MC составляет $3 x 10^6$ лет. Более массивная звезда OB1 эволюционирует быстрее, увеличивает свой радиус и первой заполняет свою полость Роша. Будем считать, что это заполнение произошло на стадии, когда у звезды OB1 имеется инертное гелиевое ядро, где ядерные реакции еще не идут, а водород выгорает в слоевом источнике. Звезда OB1 теряет вещество через внутреннюю точку Лагранжа.
Гена  •  30 Января 2012, 15:42
Известно более десятка массивных рентгеновских двойных с ОВ сверхгигантами, близкими к заполнению своих полостей Роша. Рентгеновское излучение от таких систем квазистационарно. Орбитальные периоды сравнительно короткие: р = 1,4 - 9 суток, эксцентриситеты орбит близки к нулю:е = 0 - 0,1. Помимо переменности, связанной с орбитальным движением компонент (рентгеновские и оптические затмения, эффекты эллипсоидальности и "отражения" в оптическом диапазоне), в таких "стационарных" массивных рентгеновских двойных системах наблюдается долгопериодическая рентгеновская и оптическая переменность, по-видимому, связанная с эффектами прецессии оси вращения оптической звезды или аккреционного диска. Рентгеновские источники в таких системах - аккрецирующие нейтронные звезды и черные дыры. Нейтронные звезды проявляются как рентгеновские пульсары с периодами пульсаций 0,7 - 600 с. Это связано с тем, что нейтронная звезда быстро вращается и имеет сильное (порядка 1012 Гс) магнитное поле, которое канализирует плазму из внутренних частей аккреционного диска на магнитные полюсы нейтронной звезды. В местах столкновения плазмы с поверхностью нейтронной звезды образуются два горячих рентгеновских пятна. Поскольку ось вращения нейтронной звезды не совпадает с осью магнитного поля, наблюдатель видит эффект маяка: горячие пятна то видны наблюдателю, то экранируются от него телом нейтронной звезды, что и приводит к явлению рентгеновского пульсара. Три массивные рентгеновские двойные системы с ОВ сверхгигантами содержат массивные (масса более трех солнечных) рентгеновские источники (Cyg X-1, LMC X-3 и LMC X-1).
Влад  •  30 Января 2012, 17:13
Существует класс рентгеновских двойных систем, содержащих в качестве оптических компонент быстровращающиеся звезды Ве умеренных масс (6 - 20MC) главной последовательности. Это так называемые массивные рентгеновские транзиентные источники. Оптические звезды здесь не заполняют свои полости Роша. Орбитальные периоды велики: p = 10 - 1000 суток, эксцентриситеты орбит значительны: e = 0,2 - 0,8. Рентгеновские источники - аккрецирующие нейтронные звезды, в большинстве случаев - рентгеновские пульсары с периодами 0,07 - 6000 c. Характерная особенность этих систем - вспышки рентгеновского излучения длительностью порядка месяца (светимость в максимуме порядка $10^{38} - 10^{39}$ эрг/с ). Рентгеновские вспышки преимущественно происходят вблизи момента прохождения аккрецирующей нейтронной звезды через периастр орбиты, где плотность экваториального звездного ветра Ве звезды максимальна. Рентгеновская светимость в спокойном состоянии у таких систем порядка $10^{33} - 10^{34}$.
Кирил  •  30 Января 2012, 17:40
Стадия рентгеновской двойной системы продолжается очень недолго: порядка 103 - 104 лет. Когда звезда OB2' окончательно заполнит свою полость Роша, истечение вещества через внутреннюю точку Лагранжа будет происходить в темпе, соответствующем времени тепловой релаксации звезды и достигающем для массивных звезд 0,0001 - 0,001 солнечных масс в год. В этом случае рентгеновское излучение полностью поглощается в оптически толстом аккреционном диске и реализуется сверхкритический режим аккреции, когда сила давления радиации превосходит силу гравитационного притяжения в диске. На месте рентгеновского источника наблюдается оптически яркий аккреционный диск, из которого под действием давления радиации происходит мощное истечение вещества. Рентгеновская двойная система в этом случае по своим наблюдательным проявлениям чрезвычайно похожа на знаменитый объект SS433, который обладает столь удивительными свойствами, что его по праву называют загадкой века.
Руслан  •  30 Января 2012, 18:45
Свое название объект SS433 получил по порядковому номеру в каталоге Стефенсона и Сандулика, содержащем звезды с сильными эмиссионными линиями водорода. Объект ассоциирован с радио- и рентгеновским источниками и локализован в центре пекулярного остатка вспышки сверхновой W50. В 1979 году появилось сенсационное сообщение группы американских астрофизиков, руководимой Брюсом Маргоном, которые открыли в оптическом спектре SS433 три системы линий излучения водорода и нейтрального гелия, две из которых были смещены относительно своего нормального положения на громадную величину, достигающую ± 900 A, причем положение этих смещенных линий не остается постоянным: они перемещаются по спектру в синюю и красную части с периодом около 164 суток. Эта уникальная особенность SS433 совместима с представлением о том, что движущиеся эмиссионные линии в его спектре формируются в двух противоположно направленных коллимированых (угол расходимости меньше 1°) выбросах газа (джетах), которые вырываются из внутренних частей аккреционного диска с релятивистскими скоростями примерно 80 000 км/с (0,27 от скорости света). Аккреционный диск и коллимированые выбросы (которые ему перпендикулярны) прецессируют с периодом около 164 суток, причем угол между выбросами и осью прецессии составляет приблизительно 20°, а ось прецессии перпендикулярна плоскости орбиты двойной системы и наклонена по отношению к лучу зрения на угол примерно 79°.
Толик  •  30 Января 2012, 19:44
Таким образом, объект SS433 подобен рентгеновской двойной системе Cyg X-1 или Cen X-3 с той лишь разницей, что оптическая звезда в системе SS433 находится на более продвинутой стадии ядерной эволюции, переполняет свою полость Роша и истекает на релятивистский объект в тепловой шкале времени релаксации. Это приводит к явлению сверхкритической аккреции на релятивистский объект. Появление релятивистских сильно коллимированых выбросов вещества, вырывающихся из центральных частей толстого аккреционного диска, является новой и неожиданной особенностью сверхкритического режима аккреции. Поскольку стадия эволюции объекта SS433 очень кратковременна, таких объектов должно быть очень мало в Галактике - порядка единиц.
Руслан  •  30 Января 2012, 21:48
В системе SS433 реализуется неожиданный для теории эволюции массивных ТДС режим вторичного обмена масс, когда переполнение звездой OB2' своей полости Роша ведет к формированию сверхкритического аккреционного диска вокруг релятивистского объекта, из которого и осуществляется интенсивный унос массы и углового момента за пределы двойной системы.
Виталик  •  30 Января 2012, 21:53
Классическая теория эволюции массивных ТДС предсказывает иной режим вторичного обмена масс - через формирование общей оболочки. При скорости потери массы звездой OB2' через точку Лагранжа ~ 0,0001 - 0,001 солнечных масс в год релятивистский объект из-за наличия так называемого эддингтоновского предела не может аккрецировать все вещество, поступающее в аккреционный диск, поэтому подавляющая часть вещества (свыше 99%) должна уходить за пределы двойной системы, унося массу и угловой момент. В этом случае должна сформироваться общая оболочка, в которой релятивистский объект интенсивно тормозится. Угловой орбитальный момент релятивистского объекта при этом передается общей оболочке, которая быстро теряется. В итоге на месте звезды OB2' образуется вторая звезда WR (WR2) в паре с релятивистским объектом (система C+WR2). Выброшенная за пределы двойной системы общая оболочка " нагребает" межзвездный газ и образует кольцевую туманность вокруг системы C+WR2 . Подобные кольцевые туманности размером около 1 парсека наблюдаются примерно у двух десятков звезд WR.
То, что стадия вторичного обмена масс в режиме с общей оболочкой действительно реализуется в природе, доказывается недавним открытием звезды WR в очень короткопериодической рентгеновской двойной системе Cyg X-3. Очень короткий орбитальный период (4,8 часа) этой системы свидетельствует об интенсивной потере массы и углового момента, который мог реализоваться на стадии двойной системы с общей оболочкой.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите или зарегистрируйтесь пожалуйста.