|
В сердце Великого Колеса.
В центре нашей Галактики находится сверхмассивная черная дыра. Черными дырами обычно называют коллапсировавшие звезды, которые настолько сжались и уплотнились, что гравитационное притяжение не позволяет никакому телу уйти с их поверхности, даже свету. Поэтому вы не можете увидеть непосредственно саму черную дыру. Однако ее присутствие можно обнаружить, к примеру, по воздействию на окружающие звезды, которое вполне наблюдаемо. В созвездии Стрельца, куда проектируется центр нашей Галактики Млечный Путь, находится черная дыра с массой более трех миллионов масс Солнца".
.Более детальное изучение источника Стрелец А обнаружило его сложную структуру. Самый внешний кокон, имеющий нетепловую природу, теперь называют Стрелец А Восточный. Считается, что это излучение расширяющейся оболочки сверхновой, в полости которой теперь, к своему несчастью, оказалась центральная черная дыра. В западной части этой оболочки мы видим тройную мини-спираль, называемую Стрелец А Западный. Ее излучение носит тепловой характер и возникает в нагревающихся газовых потоках, устремляющихся к центру тяготения. И наконец совсем рядом с центром этой мини-спирали, прямо на галактическом экваторе, находится крошечный яркий источник синхротронного радиоизлучения. Это и есть радиообъект Стрелец А* (Sgr A*)
"Одна из величайших загадок в понимании центрального объекта Млечного Пути заключается в том, что он излучает гораздо меньше света по сравнению с черными дырами в центрах других галактик. Теперь мы открыли новое окно ( ИК диапазон), через которое можно непрерывно наблюдать за материей, падающей на центральную черную дыру Галактики".
Радио диапазон
Изначально и уже очень давно Sgr A* наблюдался в радиодиапазоне. Здесь он более менее постоянен в яркости, совпадает с динамическим центром Галактики и перемещается на небе относительно далеких квазаров лишь постольку, поскольку Солнце движется вокруг него по галактической орбите (М.Рейд, 1999).
Рентген
Систематические наблюдения объекта в рентгене стали доступны астрономам лишь в последние годы. Рентгеновский источник, совпадающий на небе с радиоисточником Sgr A*, проявляет существенно вспышечную природу. Астрономы разделяют его излучение на две компоненты:
• слабую стабильную компоненту, мощность которой, согласно наблюдениям, постоянна в пределах 10% вот уже 4 года и которая приходит из области с диаметром порядка 1,4 угловой секунды;
• точечную переменную компоненту, не разрешенную пространственно. Последние наблюдения источника рентгеновскими орбитальными обсерваториями Чандра и ХММ-Ньютон свидетельствуют, что приблизительно раз в день эта компонента испытывает быстрые и довольно сильные всплески яркости, продолжающиеся обычно от десятков минут до нескольких часов. Мощность излучения при этом возрастает в 5 и более раз (рекордный всплеск с увеличением рентгеновской светимости в 45 раз был зафиксирован 26-27 октября 2000 года).
Согласно этим наблюдениям, рентгеновские вспышки около объекта Sgr A* возникают все-таки ощутимо чаще, чем может показаться из слов Андреа Гес, когда она говорит о "всплесках, нарушающих спокойное падение вещества на черную дыру лишь в 2% времени".
Во время таких вспышек происходят очень быстрые колебания яркости, например, пятикратное ослабление блеска за 10 минут. Высокая динамичность рентгеновского источника заставляет астрономов ограничить размеры излучающей области сферой с радиусом земной орбиты. Выходит, за это излучение отвечают самые близкие окрестности черной дыры, возможно, внутренние части аккреционного диска. ИК-лучи
Видимая область спектрального диапазона для изучения центральных областей Галактики недоступна по очевидной причине - ввиду огромного количества пыли на луче зрения. Остаются инфракрасные лучи, которые давно уже считались очень перспективными в этой области, и примыкающее к ним субмиллиметровое излучение.
В 1968 году Беклин и Нейгебауэр зафиксировали инфракрасное излучение отнюдь не центрального источника, а тесно окружающих его областей звездообразования. Дело в том, что 10% известных нам сегодня самых массивных, а значит и очень молодых звезд Галактики теснится всего в трех молодых скоплениях около Sgr A*: Центральное, Пять близняшек (Quintuplet) и Arches cluster (не рискну сделать перевод, пока он не устоялся). Первое из них, которое умещается в центральном парсеке Галактики (!), точнее инфракрасное излучение его протозвезд и пыли - вот что увидели Беклин и Нейгебауэр.
Теперь, когда Андреа Гес и ее коллеги продемонстрировали как выглядит в инфракрасном диапазоне (в полосе L' = 3,8 мкм) сам центральный объект, ясно, что до появления таких новшеств, как адаптивная оптика или инфракрасная спекл интерферометрия, увидеть его было в принципе невозможно. Еще раз взгляните на их снимки и обратите внимание на масштаб: это квадраты со стороной всего 1,2 угловой секунды.
Но, как оказалось, даже с появлением адаптивной оптики на крупных телескопах объект еще некоторое время оставался недоступным. Когда его пытались наблюдать в ближнем ИК диапазоне (1-2 мкм), он просто тонул в свете звезд. Они там ярче, чем в полосе 3,8 мкм, а Sgr A* наоборот тусклее. Когда же Sgr A* пытались рассмотреть в тепловых ИК-лучах (> 8 мкм), там он тонул в излучении нагретой пыли.
С появлением на телескопах им. Кека инфракрасной камеры NIRC2, способной работать в связке с системой адаптивной оптике, Андреа и ее коллеги сделали естественный и напрашивающийся ход: они посмотрели на центр Млечного Пути в полосе между двумя неудачными диапазонами. Звезда S0-2, "наехавшая" на Sgr A* в 2002 году и "мешавшая работать", в этом году наконец-то отошла достаточно далеко от перинигрикона, и открыла астрономам долгожданную цель.
Механизм излучения
Что касается механизма излучения, Гес и ее коллеги считают, что за пульсациями в ИК-диапазоне и вспышками в рентгене стоит один и тот же механизм - синхротронное излучение релятивистских электронов. Однако, неопределенность в понимании процессов излучения в аккреционных дисках пока очень высока. Где, как и когда ускоряются эти электроны? Как ведет себя материя, увлекаемая черной дырой, в целом? Все это - вопросы, которые стоят перед астрономией сегодня.Мы уже говорили, что в ближнем и тепловом ИК-диапазонах были сделаны верхние оценки светимости источника Sgr A*. Зная его мощность в радио и в рентгене, астрономы еще до публикации результатов Гес и ее коллег вынуждены были признать факт чрезвычайно низкой болометрической светимости центрального объекта Галактики по сравнению с аналогичными объектами в ядрах других звездных систем - всего 1036 эрг/с (основная часть этой энергии высвечивается в субмиллиметровом диапазоне).Это в триста миллионов раз меньше эддингтоновской светимости для объекта с подобной массой. Последнее обстоятельство сегодня вызывает у астрономов большой интерес и требует некоторого пояснения. Предельная (эддингтоновская) светимость тела с массой М определяется из тех соображений, что при некоторой светимости Ledd давление излучения сравнивается с силой гравитационного притяжения, создаваемого этой массой М. Дальнейшее возрастание светимости должно разнести само тело (или падающую на него материю, как в случае черной дыры) в разные стороны. Таким образом эддингтоновская светимость - это теоретический предел на возможную долговременную светимость любого стабильного небесного тела. Правда, здесь нужно сделать существенную оговорку: в сферически симметричном случае. (Мы не будем здесь детально углубляться в этот вопрос, однако чуть ниже вы увидите подсказку, как черная дыра может обойти и этот предел. Это называется сверхэддингтоновской светимостью.)
Черная дыра - исключительно эффективное средство для превращения гравитационной энергии падающего на нее газа в свет. В принципе, при достаточной подаче "пищи" в ее гравитационный конвейер, она могла бы светить и на все Ledd. При разумных оценках скорости аккреции газа на черную дыру в центре нашей Галактики, например, 3-4 массы Земли в год - стандартная оценка в так называемой сферической аккреционной модели Бонди, и при ожидаемой в этой модели 10% эффективности преобразования полной энергии падающего газа в излучение, астрономы в одно действие получают полную светимость - порядка 1041 эрг/с (это легко проверить: возьмите 10% от E=mc2). А наблюдаемая светимость Sgr A* как минимум в 100 000 раз меньше.
Центральная роль Солнца, как жизнедателя Солнечной системы в буквальном смысле этого слова, осознана людьми давно. Даже раньше признания того факта, что это светило находится в геометрическом центре Солнечной системы. Теперь человечество приблизилось к познанию центрального объекта Галактики.
Сайт "Звездочет"
|
