26.03.2013 10:00

Диагностика черной дыры, которая в 2 миллиона раз массивнее Солнца

Тайны колоссальной черной дыры

Два космических аппарата сосредоточились на исследовании скорости вращения колоссальной черной дыры в центральной части галактики NGC 1365. Спиральная галактика с перемычкой NGC 1365, находящаяся в созвездии Печь, входит в галактическое Скопление Печи. В ядре галактики находится сверхмассивная черная дыра. Ученые уже вычислили ее размеры.

Фото:

Еще в 2009 году ученые обнаружили избыток потока рентгена из черной дыры в центре этой галактики. Выявлено, что в диапазоне энергий выше 2 килоэлектронвольт поток квантов на два порядка выше расчетного! И, наконец, в 2013 году космологи рассчитали массу и угловую скорость вращения черной дыры в центре галактики NGC 1365. Две космические рентгеновские обсерватории, первая из которых принадлежит НАСА (Nuclear Spectroscopic Telescope Array, "NuSTAR"), а вторая — Европейскому космическому агентству ("XMM-Newton", где на спутнике установлена специальная решетка зеркал для исследования рентгеновского излучения), объединили исследовательские возможности для того, чтобы впервые точно определить скорость вращения сверхмассивной черной дыры.

По массе она превышает массивность нашего Солнца в 2 миллиона раз! Этот невидимый в оптике, но чудовищно излучающий в рентгене монстр расположен в заполненном газом и пылевыми частицами центре галактики NGC 1365, и обнаруженная максимальная скорость вращения черной дыры почти точно равна максимальной скорости, вычисляемой по теории Альберта Эйнштейна. Сверхмассивная черная дыра находится в заполненной пылью и газом центральной части галактики под названием NGC 1365, и максимальная скорость вращения черной дыры почти в точности равна скорости, допустимой в соответствии с теорией тяготения Эйнштейна.

Полученные данные, которые представлены в новом исследовании и опубликованы в журнале Nature, позволят наконец разрешить давно ведущийся спор в отношении таких же параметров, которые ранее были определены у других черных дыр, и дадут более точное понимание путей эволюции черных дыр и галактик. Лу Калужиенски (Lou Kaluzienski), научный сотрудник программы "NuSTAR" в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне, комментировал полученные результаты: "Это очень важный параметр в области изучения черных дыр". Эти множественные во Вселенной объекты вызывают серьезные дискуссии при обсуждении их параметров, а опубликованные в журнале Nature данные помогут внести ясность в некоторые спорные моменты по ряду аналогичных параметров, ранее определявшихся для других черных дыр.

Более понятной предстанет мысленному взору специалистов пока достаточно не исследованная эволюция черных дыр в средоточиях галактик. Только наблюдения могут служить проверочной базой общей теории относительности (ОТО), сформулированной Эйнштейном. В согласии основными положениями ОТО, мощная гравитация искривляет пространственно-временной континуум, создавая сингулярности, в которых изменяются качественно пространство, время и сама материя. И даже кванты электромагнитного излучения, в том числе рентгена, подвержены воздействию сингулярностей.

Научный руководитель программы "NuSTAR" Фиона Харрисон из Калифорнийского технологического института в Пасадене комментирует научную основу эксперимента: "Можно отслеживать материю в момент совершения вращательного движения при вхождении в черную дыру, используя в наблюдениях рентгеновское излучение, испускаемое областями, очень близко расположенными к черной дыре. Излучение аккреционного диска, которое мы зарегистрируем, искажено специфическим образом невероятно большим полем тяготения черной дыры".

Космическая обсерватория "NuSTAR" стартовала совсем недавно, в июне 2012 года, она специально разработана для регистрации самого высокоэнергетического рентгеновского излучения с высокой степенью точности. Ее функция восполняет пробелы телескопических наблюдений, осуществляемых с помощью телескопов, работающих в области низкоэнергетического рентгеновского излучения, таких как "XMM-Newton" и рентгеновская обсерватория НАСА "Chandra" ("Чандра").Полученные данные специалисты используют для определения угловых скоростей вращения черных дыр. Но ранее оставалась неточность, возникающая из-за того, что облака газа могли закрывать черные дыры, снижая точность измерений. Только теперь через более совершенные возможности новой космической рентгеновской обсерватории "XMM-Newton", телескоп "NuSTAR" поставляет сведения о рентгеновском излучении в более широком энергетическом диапазоне энергий, глубже проникая в окрестности черной дыры. Согласно этим сведениям, рентгеновское излучение искажают не облака материи, а огромной силы гравитация черной дыры. Это доказательство возможности точного определения скорости вращения сверхмассивных черных дыр.

Читайте также: Находка в космосе: квазарный триплет

Норберт Шартель (Norbert Schartel), научный сотрудник программы "XMM-Newton" из Европейского центра космической астрономии в Мадриде, говорит о важности работы "NuSTAR": "Высокоэнергетическое рентгеновское излучение — вот существенный недостающий элемент, который помогает воссоздать полную картину". Предполагаемая эволюционная картина формирования черных дыр, предложенная ведущим специалистом Гвидо Ризалити (Guido Risaliti) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже, штат Массачусетс, и Итальянского национального института астрофизики, такова: "Эти монстры с массой, которая в миллионы и миллиарды раз превышает массу Солнца, первоначально образуются в виде маленьких зерен в ранней Вселенной, которые затем разрастаются, поглощая звезды и газ, заполняющие их родительские галактики, а также сливаясь с другими гигантскими черными дырами при столкновении галактик…" Измерение спина сверхмассивной черной дыры — важный шаг к пониманию физической природы этих объектов, от зарождения до современного состояния, которое является важным свидетельством эволюции ее родительской галактики.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"