Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 24.06.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Обсерватории NuSTAR и XMM-Newton уточнили распространение ветров от чёрных дыр

Обсерватории NuSTAR и XMM-Newton уточнили распространение ветров от чёрных дыр
shortstoryf

Космический аппарат НАСА Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) и аппарат Европейского космического агентства XMM-Newton показали, что ветры очень жёсткого излучения, появившегося в результате жизнедеятельности супермассивной чёрной дыры, направлены наружу во всех направления. Это явление, о существовании которого учёные догадывались, но до сих пор с трудом могли его доказать. Это открытие позволило астрономам впервые измерить силу этих ультрабыстрых ветров и доказать, что они достаточно сильны, чтобы полностью прекратить в галактике-хозяине процессы рождения новых звёзд.

«Мы знаем, что чёрные дыры в центрах галактик активно поглощают окружающее их вещество, и этот процесс может производить сильнейшие ветры. Это явление, как раньше просто считалось, регулирует рост галактик. Теперь же, зная скорость, форму и размер этих течений, мы можем выяснить, насколько они сильны в действительности», — Фиона Харрисон, научный руководитель NuSTAR из Калифорнийского технологического института.

Супермассивные чёрные дыры выбрасывают вещество в свои же галактики, в центрах которых они располагаются. Параллельно с этим возникают сильные рентгеновские ветра, которые движутся в пространстве самое большое с одной третьей частью скорости света. В своём новом исследовании учёные изучили экстремально яркую чёрную дыру, которая является квазаром, под названием PDS 456, она расположена от нас на расстоянии более двух миллиардов световых лет и способна поддерживать такие сильные космические ветра, которые каждую секунду несут столько энергии, сколько за это же время мог бы испустить триллион солнц.

«Теперь мы знаем, что ветры квазаров вносят существенный вклад в унос массы галактики, вытесняя и закрывая доступ газу, который является единственным топливом для молодых звёзд», — Эманеэль Нардини из Килского университета в Англии.

NuSTAR и XMM-Newton одновременно наблюдали объект PDS 456 в сумме 5 отдельных раз в 2013 и 2014 годах. Эти аппараты удачно дополняли друг друга: XMM-Newton способен видеть рентгеновские частицы низких энергий, а NuSTAR высоких энергий. Предыдущие наблюдения XMM-Newton уже позволяли идентифицировать ветры из чёрной дыры, движущиеся к нам, но не могли определить, дули ли они ещё и во всех других направлениях. Аппарат зафиксировал атомы железа, которые движутся в потоке ветра наряду с другим веществом, но только в непосредственной близости от чёрной дыры, где они способны блокировать рентгеновское излучение. Затем, исследователи объединили рентгеновские данные высоких энергий с данными от XMM-Newton. В результате этой манипуляции удалось обнаружить подписи железа, рассеянного с краёв. Это доказывает, что ветры исходят из чёрной дыры не в виде направленного луча, а практически сферическим образом.

«Проведённый эксперимент является ярким примером активного взаимодействия между аппаратами XMM-Newton и NuSTAR. Взаимосвязь между этими двумя рентгеновскими обсерваториями, позволяет нам обнаружить ранее скрытые детали об этой высокоэнергетической стороне Вселенной», — Норберт Шартель, руководитель проекта XMM-Newton из ЕКА.

Теперь, представляя в некоторой степени форму и распространение рентгеновского излучения, исследователи могут точнее определить его силу и то влияние, которое оно оказывает на подавление формирования новых звёзд. Астрономы считают, что супермассивные чёрные дыры и их галактика-хозяин развиваются вместе и способны регулировать рост друг друга. Частичные доказательства этого выходят из наблюдений за центральной выпуклостью галактик (балджем), чем более массивней балдж, тем больше чёрная дыра внутри него.

Это проведённое исследование показывает, что супермассивная чёрная дыра и её мощные ветра очень сильно влияют на их галактику. Поскольку чёрная дыра постоянно увеличивается в размерах, а её рентгеновское излучение уносит очень большое количество вещества, которое направляется наружу из галактики, что, в конечном счёте мешает новым звёздам формироваться. Поскольку квазар PDS 456 расположен относительно близко к нам по космическим стандартам, он выглядит для нас ярким и может быть изучен во всех подробностях. Его чёрная дыра позволяет астрономам взглянуть в далёкую эру нашей Вселенной, приблизительно на 10 миллиардов лет назад, когда супермассивные чёрные дыры и их сильнейшие ветра были шире распространены, а возможно, и были ответственны за форму галактик, которые мы видим сейчас.

«Для нас, астрономов, изучение квазара PDS 456 походит на исследования палеонтологами живого динозавра. Мы в состоянии исследовать физику этих важных систем с тем уровнем детализации, который не возможен для квазаров, обнаруженных на более типичных расстояниях от нас. Дениэль Штерн из Лаборатории реактивного движения.

Изображение
График демонстрирует измеренную яркость рентгеновского излучения от чрезвычайно яркого квазара под названием PDS 456. Лучи самых высоких энергий относятся к правой части. Аппарат XMM-Newton ранее в 2001 году наблюдал самостоятельно этот объект, ему удалось измерить рентгеновское излучение вплоть до 11 кэВ. По этим данным исследователям удалось обнаружить существенное падение излучаемого рентгена (область поглощения железа на графике). Это падение вызвано атомами железа, к тому же, эффект поглощения показал эффект синего смещения. Этот эффект противоположен красному смещению и означает, что объект, излучающий свет, движется в нашу сторону. Другими словами, данные за 2001 год от XMM-Newton показали исследователям, что, по крайней мере, какая-то часть ветра от чёрной дыры направлена в нашу сторону, но они не могли продемонстрировать, ограничен ли он лишь узким лучом или дует во всех направлениях. Дело в том, что атомы железа поглощают излучение, а то, что происходит с другой стороны остаётся неясным. Ведь если ветер чёрной дыры распространяется во всех направлениях, то с другой её стороны мы должны смотреть не поглощение, а эмиссию. Здесь-то и пригодилась помощь NuSTAR, который включился в работу в 2012 году. Совместные наблюдения были проведены в 2013 и 2014 годах. На приведённом графике данные от NuSTAR показаны в виде оранжевых кругов, а данные от XMM-Newton в виде синих квадратов. Аппарат смог выявить то, как выглядел бы квазар, если бы у него не было ветров (серая линия). То, что выделяется от неё в виде красной линии и будет являться эмиссией железа. Источник: NASA/JPL-Caltech/Keele Univ.

График демонстрирует измеренную яркость рентгеновского излучения от чрезвычайно яркого квазара под названием PDS 456. Аппарат XMM-Newton ранее в 2001 году наблюдал самостоятельно этот объект, ему удалось измерить рентгеновское излучение вплоть до 11 кэВ. По этим данным исследователям удалось обнаружить существенное падение излучаемого рентгена (область поглощения железа на графике). Это падение вызвано атомами железа, к тому же, эффект поглощения показал эффект синего смещения. Этот эффект противоположен красному смещению и означает, что объект, излучающий свет, движется в нашу сторону. Другими словами, данные за 2001 год от XMM-Newton показали исследователям, что, по крайней мере, какая-то часть ветра от чёрной дыры направлена в нашу сторону, но они не могли продемонстрировать, ограничен ли он лишь узким лучом или дует во всех направлениях. Дело в том, что атомы железа поглощают излучение, а то, что происходит с другой стороны остаётся неясным. Ведь если ветер чёрной дыры распространяется во всех направлениях, то с другой её стороны мы должны смотреть не поглощение, а эмиссию. Здесь-то и пригодилась помощь NuSTAR, который включился в работу в 2012 году. Совместные наблюдения были проведены в 2013 и 2014 годах. На приведённом графике данные от NuSTAR показаны в виде оранжевых кругов, а данные от XMM-Newton в виде синих квадратов. Аппарат смог выявить то, как выглядел бы квазар, если бы у него не было ветров (серая линия). То, что выделяется от неё в виде красной линии и будет являться эмиссией железа. Источник: NASA/JPL-Caltech/Keele Univ.

По информации Nasa.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google