Размер центральной черной дыры в скоплении феникса. Скопление феникса
МОСКВА, 15 фев - РИА Новости. Американские радиоастрономы открыли крайне необычную сверхмассивную черную дыру в созвездии Феникса, которая не "удушает" процессы звездообразования, а восстанавливает запасы звездных стройматериалов в одной из галактик, говорится в статье, опубликованной в Astrophysical Journal.
"Благодаря ALMA мы смогли увидеть, что существует прямая связь между "ушами" черной дыры, которые раздувают ее выбросы, и будущим "топливом" для рождения новых звезд и роста галактик. Теперь мы лучше понимаем, как черные дыры управляют процессами звездообразования и как галактики могут неожиданно получать новые запасы газа для подпитки своих черных дыр", — заявила Хелен Расселл (Helen Russell) из Кембриджского университета (Великобритания).
В центре Млечного Пути и практически всех ее "кузенов" присутствует сверхмассивная черная дыра, незримым образом "дирижирующая" процессами круговорота вещества по всей галактике. Достаточно давно астрономы считают, что активизация таких черных дыр приводит к постепенному опустошению галактики и прекращению процессов звездообразования в результате того, что черная дыра разогревает и выбрасывает холодные облака пыли и водорода за пределы галактики.
Эти облака газа - так называемые "уши", как их часто называют астрономы - крайне медленно остывают и постепенно окружают галактики гигантским коконом из раскаленной плазмы, препятствующей движению холодных потоков газа из межгалактической среды. В результате подобных процессов, как сегодня считают ученые, примерно половина галактик в обозримой Вселенной является "живыми трупами" - в них фактически не рождаются новые звезды.
Расселл и ее коллеги обнаружили, что такое происходит не всегда, и что иногда черные дыры играют обратную роль, "возрождая" подобные мертвые галактики и возвращая им способность зажигать новые звезды. Они совершили это открытие, наблюдая при помощи радиотелескопа ALMA за заурядным скоплением галактик SPT-CLJ2344-4243 в созвездии Феникса.
Это скопление галактик удалено от Земли на достаточно большое расстояние - около 5,7 миллиарда световых лет, и ученых давно интересовало, что именно подпитывает мощные черные дыры в ее центральных галактиках. Телескоп ALMA помог им найти ответ на этот вопрос, так как он может следить за движением даже самых холодных молекул угарного газа и ряда других веществ, встречающихся в звездных "стройматериалах".
Данные наблюдения раскрыли неожиданную вещь - оказалось, что газ по бокам этих "ушей" неожиданно быстро охлаждался, и возвращался назад в пределы галактики, откуда он был выброшен, двигаясь к ним в виде узких и очень плотных потоков газа длиной в десятки тысяч световых лет.
Этот газ, как предполагают ученые, частично заново поглощается черной дырой, и при этом же попадает в пределы галактики и подпитывает ее запасы "звездных стройматериалов". Общая его масса такова, что его бы хватило для формирования примерно 10 миллиардов новых Солнц.
Подобные процессы, как считает Расселл и ее коллеги, могут объяснять, как ядра многих крупных и активных галактик сохраняют свою активность на протяжении сотен миллионов и миллиардов лет, и почему многие из них до сих пор не "удушили" формирование звезд внутри их галактик.
По мнению астрофизиков, черные дыры могут быть не просто "душителями" жизни в галактик, а работать в качестве своеобразных ограничителей темпов рождения звезд, которые удерживают их на определенном уровне. В противном случае все крупные галактики давно бы исчезли, так как их запасы газа были бы почти мгновенно потрачены на супер-мощную вспышку звездообразования.
Астрономы использовали рентгеновскую орбитальную обсерваторию Чандра и несколько других телескопов, чтобы изучить одну из мощнейших известных черных дыр. Она образовала гигантские структуры в окружающем её раскалённом газе, что не позволило сформироваться триллионам звёзд.
Данная черная дыра находится в центральной области скопления галактик RX J1532.9+3021 (или кратко RX J1532), удалённого от Земли примерно на 3,9 миллиарда световых лет. Её изображение составлено из рентгеновских данных от телескопа Чандра, показывающих горячий фиолетовый газ в скоплении, и оптических данных от орбитального телескопа Хаббл, на которых видны галактики желтого цвета. Скопление имеет большую яркость в рентгеновском спектре, это подразумевает, что оно чрезвычайно массивное, с массой примерно в квадриллион (тысячу триллионов) раз больше солнечной. В центре кластера находится крупная эллиптическая галактика, содержащая сверхмассивную черную дыру.
Большое количество раскалённого газа вблизи центра галактического скопления представляет собой загадку. Светящийся в рентгене горячий газ должен остывать, а плотный газ в центральной области скопления должен охлаждаться гораздо быстрее. Давление прохладного газа ближе к центру кластера обычно понижается, в результате этого газ перемещается далее в сторону центральной галактики, образуя на своём пути триллионы звёзд. Однако, учёные не нашли никаких доказательств подобного всплеска звездообразования в центре данного скопления.
Та же проблема была отмечена во многих других скоплениях галактик, но RX J1532 – это крайний случай, поскольку в нём охлаждение газа должно быть особенно значительным из-за большой плотности газа вблизи центра. Из тысяч известных галактических кластеров лишь менее дюжины подобны RX J1532. Другим крайним случаем является скопление Феникс, в котором, напротив, наблюдается формирование большого количества звёзд.
Что же препятствует формированию молодых звёзд в RX J1532? Снимки от рентгеновского телескопа Чандра и наземного радиотелескопа Very Large Array (VLA) помогли ответить на этот вопрос. Изображение в рентгеновском спектре показывает, что в горячем газе образованы крупные полости с обеих сторон от центральной эллиптической галактики. Учёные специально обработали снимок от Чандра, чтобы выделить эти участки. Обе полости совпадают со струями, заметными на радиоизображениях от VLA. Сверхмассивная черная дыра расположена между этими участками, и это доказывает, что сверхзвуковые струи, произведённые черной дырой, пробурили в горячем газе полости.
Границы ударных волн, как и при звуковых ударах, образуются при расширении полостей и излучении энергии звуковых волн, отражающихся от горячего газа, и являются источником тепла, которое препятствует охлаждению значительной части газа, а, следовательно, процессу звездообразования.
Размер каждой полости составляет около 100 тысяч световых лет, что приблизительно соответствует ширине галактики Млечный Путь. Необходимая для их образования мощность является одной из наибольших в известных скоплениях галактик. Например, эта мощность почти в 10 раз больше, чем требуется для создания подобных образований в созвездии Персея.
Энергия для питания струй должна выделяться веществом, падающим в черную дыру, однако от него не было обнаружено рентгеновского излучения. Это возможно в том случае, если черная дыра является не сверхмассивной, а ультрамассивной, с массой более 10 миллиардов солнц. Подобная черная дыра в состоянии производить мощные струи, не потребляя большого количества массы, поэтому она поглощает всё излучение от падающего в неё вещества, поскольку его не много.
Это можно объяснить также тем, что черная дыра имеет массу всего около 1 миллиарда солнечных масс, но при этом очень быстро вращается. В данном случае, черная дыра может выбрасывать струи большей мощности, чем медленно вращающаяся черная дыра при поглощении равного количества материи. Таким образом, в обоих приведённых объяснениях фигурирует исключительно массивная черная дыра.
Помимо этого, обнаружена более отдаленная полость, расположенная под разными углами по отношению к струям вдоль направления север-юг. Скорее всего, эта полость была создана струей при гораздо более раннем выбросе из черной дыры. При этом возникает вопрос, почему данная полость больше не совпадает со струями. Здесь два возможных объяснения. Либо масштабные движения газа в кластере переместили полость в сторону, либо черная дыра является прецессирующей, то есть колеблется, словно вращающийся волчок.
Статья с описанием данной работы опубликована 10 ноября 2013 года в The Astrophysical Journal и доступна в сети Интернет. Главный автор - Джули Хлавачек-Ларрондо из Стэнфордского университета. Данные Хаббла, используемые при анализе, были из взяты из проекта Cluster Lensing And Supernova survey, возглавляемого Марком Постманом из Научного института космического телескопа.
Руководство программой Чандра осуществляется Центром космических полетов им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, на базе Управления научными миссиями НАСА в Вашингтоне. Контроль над научными и техническими операциями телескопа Чандра производится Смитсоновской астрофизической обсерваторией в Кембридже, штат Массачусетс.
Скопление Феникса является скоплением галактик , расположенным в направлении созвездия Феникса . Размеры данного образования составляют около 7,3 млн световых лет в ширину, что делает его самым массивным из наблюдаемых скоплений .
Предполагается, что ранее указанный объект миллиарды лет находился «в спячке», однако в последнее время в нём началось активное звездообразование . Скорость появления новых звёзд является самой высокой из когда-либо зарегистрированных в центре скопления галактик. По наблюдениям космического телескопа «Чандра» за год в Фениксе образуется 740 новых светил. Это значительно выше, чем в скоплении галактик Персея , где звёзды образуются примерно в 20 раз медленнее .
Также скопление Феникса излучает больше рентгеновских лучей , чем любое другое известное массивное скопление галактик. Данные наблюдений показывают, что в центральном регионе охлаждается самое большое когда-либо зарегистрированное количество горячего газа. Центральная галактика скопления содержит просто огромные объёмы раскалённого газа. Там же присутствует и самое большое во всём скоплении количество нормальной материи .
В центре системы находится очень быстрорастущая сверхмассивная чёрная дыра . Она расширяется со скоростью примерно 60 масс Солнца в год. В настоящее время её размер составляет около 20 миллиардов масс Солнца .
Скопление Феникса было первоначально обнаружено Рашидом Сюняевым и другими при использовании телескопом южного полюса (англ.) русск. эффекта Сюняева-Зельдовича .
Напишите отзыв о статье "Скопление Феникса"
Примечания
Отрывок, характеризующий Скопление Феникса
– Ну пускай будет плохо, – сказал Денисов. – Вам написал аудитор просьбу, – продолжал Тушин, – и надо подписать, да вот с ними и отправить. У них верно (он указал на Ростова) и рука в штабе есть. Уже лучше случая не найдете.– Да ведь я сказал, что подличать не стану, – перебил Денисов и опять продолжал чтение своей бумаги.
Ростов не смел уговаривать Денисова, хотя он инстинктом чувствовал, что путь, предлагаемый Тушиным и другими офицерами, был самый верный, и хотя он считал бы себя счастливым, ежели бы мог оказать помощь Денисову: он знал непреклонность воли Денисова и его правдивую горячность.
Когда кончилось чтение ядовитых бумаг Денисова, продолжавшееся более часа, Ростов ничего не сказал, и в самом грустном расположении духа, в обществе опять собравшихся около него госпитальных товарищей Денисова, провел остальную часть дня, рассказывая про то, что он знал, и слушая рассказы других. Денисов мрачно молчал в продолжение всего вечера.
Поздно вечером Ростов собрался уезжать и спросил Денисова, не будет ли каких поручений?
– Да, постой, – сказал Денисов, оглянулся на офицеров и, достав из под подушки свои бумаги, пошел к окну, на котором у него стояла чернильница, и сел писать.
– Видно плетью обуха не пег"ешибешь, – сказал он, отходя от окна и подавая Ростову большой конверт. – Это была просьба на имя государя, составленная аудитором, в которой Денисов, ничего не упоминая о винах провиантского ведомства, просил только о помиловании.
– Передай, видно… – Он не договорил и улыбнулся болезненно фальшивой улыбкой.
Вернувшись в полк и передав командиру, в каком положении находилось дело Денисова, Ростов с письмом к государю поехал в Тильзит.
13 го июня, французский и русский императоры съехались в Тильзите. Борис Друбецкой просил важное лицо, при котором он состоял, о том, чтобы быть причислену к свите, назначенной состоять в Тильзите.
– Je voudrais voir le grand homme, [Я желал бы видеть великого человека,] – сказал он, говоря про Наполеона, которого он до сих пор всегда, как и все, называл Буонапарте.
– Vous parlez de Buonaparte? [Вы говорите про Буонапарта?] – сказал ему улыбаясь генерал.
Борис вопросительно посмотрел на своего генерала и тотчас же понял, что это было шуточное испытание.
– Mon prince, je parle de l"empereur Napoleon, [Князь, я говорю об императоре Наполеоне,] – отвечал он. Генерал с улыбкой потрепал его по плечу.
– Ты далеко пойдешь, – сказал он ему и взял с собою.
Борис в числе немногих был на Немане в день свидания императоров; он видел плоты с вензелями, проезд Наполеона по тому берегу мимо французской гвардии, видел задумчивое лицо императора Александра, в то время как он молча сидел в корчме на берегу Немана, ожидая прибытия Наполеона; видел, как оба императора сели в лодки и как Наполеон, приставши прежде к плоту, быстрыми шагами пошел вперед и, встречая Александра, подал ему руку, и как оба скрылись в павильоне. Со времени своего вступления в высшие миры, Борис сделал себе привычку внимательно наблюдать то, что происходило вокруг него и записывать. Во время свидания в Тильзите он расспрашивал об именах тех лиц, которые приехали с Наполеоном, о мундирах, которые были на них надеты, и внимательно прислушивался к словам, которые были сказаны важными лицами. В то самое время, как императоры вошли в павильон, он посмотрел на часы и не забыл посмотреть опять в то время, когда Александр вышел из павильона. Свидание продолжалось час и пятьдесят три минуты: он так и записал это в тот вечер в числе других фактов, которые, он полагал, имели историческое значение. Так как свита императора была очень небольшая, то для человека, дорожащего успехом по службе, находиться в Тильзите во время свидания императоров было делом очень важным, и Борис, попав в Тильзит, чувствовал, что с этого времени положение его совершенно утвердилось. Его не только знали, но к нему пригляделись и привыкли. Два раза он исполнял поручения к самому государю, так что государь знал его в лицо, и все приближенные не только не дичились его, как прежде, считая за новое лицо, но удивились бы, ежели бы его не было.