|
Самый точный в истории обзор края черной дыры
|
|
|
|
НАСА открыло самый точный в истории обзор края черной дыры, и это может раскрыть галактическую тайну десятилетней давности. Расположенная в 13 миллионах световых лет от Земли галактика Циркинус является домом для сверхмассивной черной дыры, которая постоянно выбрасывает излучение в космос.
|
|
|
|
Облака горячего газа, окружающие эту черную дыру, настолько яркие, что разглядеть какие-либо реальные детали ранее было практически невозможно.
|
|
|
|
Теперь НАСА использовало космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), чтобы выявить странные и мощные силы на самом краю этой черной дыры.
|
|
|
|
Сверхмассивные черные дыры, подобные той, что находится в созвездии Циркина, остаются активными, постоянно поглощая вещество из окружающей галактики.
|
|
|
|
Ученые заметили, что этот процесс создает огромное количество инфракрасной энергии, но большинство телескопов были недостаточно чувствительны, чтобы увидеть, откуда она исходит.
|
|
|
|
Ранее ученые полагали, что большая часть этого излучения исходит от "оттока" черной дыры – потока перегретого вещества, вырывающегося из ядра.
|
|
|
|
|
|
|
Новые наблюдения JWST опровергли эти ожидания.
|
|
|
|
Черная дыра – это сверхплотное сердце мертвой звезды, где гравитация настолько сильна, что даже свет не может вырваться наружу.
|
|
|
|
Сверхмассивные черные дыры, подобные той, что находится в галактике Циркинус, становятся "активными", поглощая огромное количество вещества из окружающей их галактики.
|
|
|
|
Когда это вещество попадает внутрь, оно образует плотное кольцо в форме пончика, называемое тором, которое вращается вокруг черной дыры.
|
|
|
|
Сверхмассивная черная дыра собирает материал с внутренних стенок тора, образуя аккреционный диск - вращающийся водоворот материи, который окружает черную дыру подобно воде, стекающей в канализацию.
|
|
|
|
Этот аккреционный диск начинает нагреваться из-за трения, пока не начинает светиться достаточно ярко, чтобы его можно было увидеть в наши телескопы.
|
|
|
|
В то же время эта интенсивная энергия выбрасывает большую часть падающего вещества из полюсов черной дыры в виде потока или струи черной дыры.
|
|
|
|
Хотя модели астрономов позволяют предсказать, как эти различные части должны взаимодействовать, увидеть этот процесс в действии чрезвычайно сложно.
|
|
|
|
Свет от аккреционного диска скрывает какие-либо детали, в то время как невероятно плотный тор скрывает внутреннюю область падающего вещества от глаз.
|
|
|
|
Ученые пытались подогнать различные длины волн света, которые они наблюдали, к излучениям из разных областей черной дыры, но не все из них можно было точно подогнать.
|
|
|
|
Наиболее примечательно, что некоторые телескопы могли обнаружить избыток инфракрасного света, исходящего откуда-то из черной дыры, но у них не было достаточного разрешения, чтобы определить, откуда он исходит.
|
|
|
|
Ведущий автор исследования доктор Энрике Лопес–Родригес из Университета Южной Каролины говорит: "С 90-х годов было невозможно объяснить избыточное инфракрасное излучение, исходящее от горячей пыли в ядрах активных галактик, а это означает, что модели учитывают только тор или исходящие потоки, но не могут объяснить избыточное инфракрасное излучение, исходящее от горячей пыли в ядрах активных галактик. объясните этот избыток.'
|
|
|
|
Модели предполагали, что большая часть массы, а следовательно, и излучения, будет приходиться на отток.
|
|
|
|
Но чтобы проверить это, астрономам нужен был способ как отфильтровать мешающий звездный свет, так и отличить инфракрасное излучение тора от излучения оттоков.
|
|
|
|
К счастью, JWST предложил инновационное решение обеих этих проблем.
|
|
|
|
Ученые использовали инструмент под названием Aperture Masking Interferometer, который, по сути, преобразует JWST в несколько небольших телескопов, работающих вместе.
|
|
|
|
На Земле интерферометры обычно представляют собой множество различных радио- или оптических телескопов, которые работают вместе, как если бы они были одной огромной обсерваторией.
|
|
|
|
JWST может повторить тот же трюк, используя специальную крышку с семью шестиугольными отверстиями.
|
|
|
|
Доктор Лопес–Родригес рассказал Daily Mail: "Интерферометрия - это метод, который обеспечивает нам максимально возможное угловое разрешение.
|
|
|
|
"Использование интерферометрии с маскировкой апертуры в JWST похоже на наблюдение с помощью 13–метрового космического телескопа вместо 6,5–метрового".
|
|
|
|
Собрав данные с помощью этого метода, ученые смогли создать изображение центральной области.
|
|
|
|
Это первое внегалактическое наблюдение с помощью инфракрасного интерферометра в космосе, которое дает беспрецедентную возможность заглянуть в ядро активной галактики.
|
|
|
|
Вопреки предыдущим оценкам, около 87% инфракрасного излучения от горячей пыли в Циркине приходится на области, расположенные ближе всего к черной дыре, в то время как доля оттока составляет менее одного процента.
|
|
|
|
Это полностью противоречит тому, что было предсказано лучшими моделями астрономов для сверхмассивных черных дыр.
|
|
|
|
Однако, несмотря на то, что тайна черной дыры Циркина раскрыта, во Вселенной существуют еще миллиарды сверхмассивных черных дыр.
|
|
|
|
Аккреционный диск Циркина был умеренно ярким, поэтому вполне логично, что тор доминировал в его излучении.
|
|
|
|
Но для более ярких черных дыр все еще может быть наоборот, и потребуется гораздо больше тематических исследований.
|
|
|
|
В ходе этого исследования астрономы нашли методику, позволяющую исследовать любые черные дыры, которые они выбрали, при условии, что они достаточно яркие, чтобы использовать интерферометр, маскирующий апертуру.
|
|
|
|
Доктор Лопес–Родригес говорит: "Нам нужна статистическая выборка черных дыр, возможно, дюжина или две дюжины, чтобы понять, как масса их аккреционных дисков и их оттоки связаны с их мощностью".
|
|
|
|
Источник
|
