Сверхмассивные чёрные дыры недооценены космологией

Международная группа астрофизиков обнаружила, что газ межзвёздного пространства может поглощать гамма-лучи, испускаемые аккреционным диском чёрной дыры, при этом сильно нагреваясь. Это может серьёзно продвинуть понимание процесса формирования галактик.

До сих пор сверхмассивные чёрные дыры (ЧД) подозревались лишь во влиянии на своё непосредственное окружение. Однако международная группа учёных из Германии, Канады и США обнаружила, что рассеянный газ межзвёздного пространства может поглощать гамма-лучи, испускаемые аккреционным диском ЧД, при этом сильно нагреваясь.

Сей неожиданный результат может иметь самые серьёзные последствия для понимания процесса формирования галактик. Результаты исследования опубликованы в Astrophysical Journal и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Каждая галактика, не исключая нашей, имеет в своём центре сверхмассивную ЧД. Когда проваливающееся в неё вещество нагревается, оно испускает мощное гамма-излучение, которое может быть обнаружено земными наблюдателями (блазары). Однако испускаемые аккреционным диском гамма-лучи высоких энергий эффективно поглощаются межзвёздным газом — в отличие, скажем, от радиоволн. При этом образуются электроны и позитроны. Первоначально они двигаются с субсветовыми скоростями, однако затем тормозятся о межзвёздный газ, нагревая его. Согласно новому исследованию, нагрев идёт в 10 раз интенсивнее, чем считалось, для регионов со средней плотностью межзвёздного газа и в 100 раз интенсивнее — в регионах с низкой его плотностью.

Блазары, сильнейшие источники электромагнитной активности в ядрах некоторых галактик, связываются именно со сверхмассивными ЧД. (Фото ESA / NASA / AVO Project / Paolo Padovani.)
Блазары, сильнейшие источники электромагнитной активности в ядрах некоторых галактик, связываются именно со сверхмассивными ЧД. (Фото ESA / NASA / AVO Project / Paolo Padovani.)

«Блазары переписывают тепловую историю Вселенной», — без лишних экивоков постулирует д-р Кристоф Пфоммер из Гейдельбергского института теоретических исследований (Германия), один из ведущих авторов исследования.

И, похоже, это действительно так. Эмпирические наблюдения показывают, что галактики с наиболее активными чёрными дырами в ядрах формируют значительно меньше звёзд, чем те, в которых активность сверхмассивных ЧД в центре не столь высока.

Проведённое исследователями моделирование (потребовавшее расчётов на суперкомпьютере) показало, что картина дополнительного блазарного нагрева межзвёздного газа гораздо лучше согласуется с наблюдаемой интенсивность поглощения им УФ-излучения (более ионизированный газ хуже поглощает УФ-излучение).

Красная линия куда больше соответствует результатам наблюдений, чем синяя, в которой нагрев от блазаров не учтён. (Изображение HITS).
Красная линия куда больше соответствует результатам наблюдений, чем синяя, в которой нагрев от блазаров не учтён. (Изображение HITS).

Кроме того, нагрев межзвёздного газа блазарами наконец-то может разрешить проблему необычайно малого количества наблюдаемых карликовых галактик, которых, согласно имеющимся моделям, должно быть гораздо больше. Дело в том, что вероятность формирования именно карликовой галактики выше всего в районах с низкой плотностью межзвёздного газа. Однако именно в таких районах нагрев газа гамма-излучением сверхмассивных ЧД будет максимальным — а значит, и вынос разогретого газа за пределы такого региона окажется наибольшим, что резко затруднит концентрацию протозвёздного материала и само звездообразование. Следовательно, карликовых галактик просто не может сформироваться столько, сколько предсказывают существующие космологические модели.

Подготовлено по материалам Phys.Org и arXiv.

17 Мая 2012, 4:14    Den    5592    0

Нет комментариев.

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