воскресенье, 13 апреля 2014 г.

Газовое облако и чёрная дыра в центре нашей галактики

Что происходит в центре нашей галактики Млечный путь?

Астрономы полагают, что в центре нашей галактики, как и у большинства других известных нам галактик, находится сверхмассивная чёрная дыра. Чёрные дыры обладают настолько сильной гравитацией, что ничто во Вселенной, даже свет, не может ее преодолеть. Вещество, «падающее» на чёрную дыру, нагревается до очень высоких температур, и начинает «светить» во всех диапазонах электромагнитного излучения.

Центр нашей галактики Млечный путь в рентгеновском (синий), инфракрасном (красный) и видимом (желтый) диапазонах. Яркое белое пятно правее и ниже центра — Стрелец А*, сверхмассивная чёрная дыра.
Центр нашей галактики Млечный путь в рентгеновском (синий цвет), инфракрасном (красный цвет) и видимом (желтый цвет) диапазонах. Яркое белое пятно правее и ниже центра — Стрелец А*, сверхмассивная чёрная дыра.

Центр нашей галактики скрыт от земных наблюдателей облаками пыли, непрозрачной для видимого света. Тем не менее, астрономы наблюдают его в других диапазонах — в радиодиапазоне, в инфракрасных и рентгеновских лучах. В центре галактики расположен объект Стрелец А*, скорее всего, являющийся сверхмассивной чёрной дырой, более чем в четыре миллиона раз массивнее Солнца.

Сверхмассивные чёрные дыры, которые мы наблюдаем в центрах других галактик, часто ведут себя очень активно, испуская сильное излучение и струи элементарных частиц, разогнанных почти до световых скоростей. Но «наша» чёрная дыра — достаточно «спокойная», и никто точно не может сказать, почему.

В 2011 году группа астрономов обнаружила небольшое облако из пыли и газа неподалеку от центра нашей галактики. Это облако было названо G2. Когда учёные построили траекторию его движения, оказалось, что оно направляется прямо к сверхмассивной чёрной дыре, и достигнет ее в 2013 году. В настоящее время наступает момент максимального приближения облака к чёрной дыре.

Многим кажется, что чёрная дыра — это что-то вроде «космического пылесоса», втягивающего все вокруг. На самом деле, космические объекты, попавшие под влияние ее гравитации, могут безопасно двигаться по своим орбитам, если не приблизятся к чёрной дыре слишком близко.

Возможная траектория движения газопылевого облака G2 и орбиты звёзд, движущихся вокруг чёрной дыры в центре нашей галактики.
Возможная траектория движения газопылевого облака G2 и орбиты звёзд, движущихся вокруг чёрной дыры в центре нашей галактики.

Возможно, что облако G2 совершит оборот по орбите вокруг чёрной дыры и продолжит движение. Другой вариант — столкнувшись с газом и пылью, вращающимися вокруг чёрной дыры, облако потеряет скорость и начнёт поглощаться чёрной дырой.

Сейчас внимание астрономов приковано к объекту Стрелец А*.

«Это немного напоминает напряженный момент перед пенальти в футболе, когда игрок одной из команд собирается пробить по мячу. Все знают, что сейчас будет удар, но никто не может сказать, что за ним последует», — говорит Стефан Гиллессен, астрофизик из Института внеземной физики имени Макса Планка (Германия), один из руководителей группы, ведущей наблюдение за облаком G2. — «Но независимо от исхода, это будет потрясающим наблюдением работы физических законов».

Облако G2 изначально представляло собой сгусток вещества массой примерно в три раза больше массы Земли. Поскольку облако — это туманный и протяженный объект, нельзя определенно сказать, когда случится момент его максимального приближения к чёрной дыре. «Мы не можем сказать, что это произойдет в пятницу после обеда, около 5 часов вечера», — говорит астрофизик Рихард Гензель, принимавший участие в обнаружении облака G2.

Если облако G2 встретит на пути газопылевой диск, вращающийся вокруг чёрной дыры, то от трения его температура может подняться до 10 миллионов градусов, оно начнет испускать излучение во всех диапазонах, и его вещество будет по спирали падать в чёрную дыру.

Если же область вокруг чёрной дыры относительно пуста — то облако пролетит на расстоянии около 20 световых часов от чёрной дыры (это в пять раз больше расстояния от Солнца до Нептуна) и продолжит свой путь. Так как до сих пор астрономам не удалось засечь роста излучения из центра нашей галактики, похоже, что осуществляется именно этот вариант развития событий.

Если пространство вокруг нашей чёрной дыры относительно пустое, то это объясняет, почему чёрная дыра производит мало излучения. Считается, что мощное излучение центров далёких галактик вызвано активным поглощением вещества сверхмассивными чёрными дырами. Вопрос, почему это излучение «выключается» — до сих пор является предметом исследований.

Астрофизики построили компьютерную модель одного из возможных вариантов движения облака G2 мимо сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей галактики Млечный путь. Посмотрите короткое видео, созданное на основе этой модели. Кроме облака G2 на видео показаны открытые астрономами звёзды, движущиеся по орбитам вокруг чёрной дыры.




Знаете ли вы? Расстояние от Солнечной системы до центра нашей галактики — примерно 26 тысяч световых лет.

По материалам: 
The G2 Summary Webpage 
Scientists May Get Best View Yet of a Black Hole in Action 

Центр галактики Млечный путь, рентгеновский диапазон: NASA/CXC/UMass/D. Wang et al.; оптический диапазон: NASA/ESA/STScI/D.Wang et al.; инфракрасный диапазон: NASA/JPL-Caltech/SSC/S.Stolovy
Траектория движения облака G2: ESO/MPE/M. Schartmann/L. Calçada

1 комментарий: