Гроздь в Млечном Пути

«Ландшафт» в окрестностях черных дыр оказался весьма разнообразным. Accretion Disk – аккреционный диск; Black Hole – черная дыра; Companion Star – звезда-компаньон; Corona (hot electrons) – корона (горячие электроны); Flow of Gas – поток газа; Jet (containing atomic matter) – струя-джет, содержащая атомную материю. Иллюстрация Intl Centre for Radio Astronomy Research

Информационный центр космического телескопа Хаббл сообщил в Astrophysical Journal об обнаружении в самом центре Млечного Пути кластера-«грозди» самых старых на сегодня звезд, возраст которых не моложе 1,3 млрд лет с момента Большого взрыва. Кластер, получивший название Messier 15, насчитывает около 100 тыс. звезд и расположен на расстоянии 35 тыс. световых лет от созвездия Пегаса. Наблюдение за ним ведется начиная с 2002 года, и предварительные результаты позволяют считать, что в его глубине расположена черная дыра, питавшая когда-то энергией звездообразования.

Журнал Nature представил самый свежий пример подобной дыры, о детальной структуре которой сообщила Мария Диас Триго из Европейской Южной обсерватории в Мюнхене (Гарчинг). Ценность нового наблюдения заключается в фиксации «картинки» как в радио-, так и рентгеновском диапазонах. Поначалу астрономы увидели свечение только так называемого аккреционного – «накопительного» – диска материи, вращающегося вокруг черной дыры, при этом он активно поглощал газ от звезды-компаньона (Companion star). При втором сеансе наблюдений были зафиксированы и струи-джеты, уходящие в космическое пространство по оси, перпендикулярной плоскости диска.

Струи оказались релятивистскими, то есть имеющими скорость более половины скорости света. Расчеты показали, что скорость струй достигает почти 200 тыс. км/сек., составив 66% скорости света. Ученым пришлось решать вопрос о природе излучения струи и ее вещества.

Поначалу было выдвинуто предположение, что струи состоят из релятивистских электронов, которые относятся к легким лептонам. Однако на самом деле вещество джетов представлено барионами, то есть тяжелыми протонами и нейтронами обнаруженных в струях атомов никеля и железа. Вполне возможно при этом, что свою лепту в положительный заряд струй вносят и ядерные антинейтроны позитроны.

Все это крайне важно понимать не только для раскрытия тайн Вселенной и мироздания. Дело в том, что на Земле мы никогда не достигнем тех энергий, которые обычны для глубин космоса и уж тем более черных дыр, которые невозможно увидеть по определению. Они черные, поскольку обладают столь гигантским гравитационным полем, что оно не дает вырваться на свободу даже фотонам света.

Но не так давно у черных дыр были открыты аккреционные диски с их слабо светящейся короной, а затем и джеты, наблюдения за которыми могут многое рассказать о самой дыре. Известно, например, что дыра, увиденная в Гарчинге, «весит» всего лишь несколько солнечных масс. Структура вращающегося вокруг нее диска неоднородна, поскольку внутренние его слои разгоняются до значительно больших скоростей, нежели наружные. Увеличение скорости вращения сопровождается большим разогревом вещества, и избыток энергии «вырывается» в космическое пространство в виде струй.

Таким образом, диск «работает» как гигантский циклотрон – круговой ускоритель, – об энергиях которого физики Большого адронного коллайдера под Женевой могут только мечтать. А ведь с помощью только такого ускорителя ученые смогли уловить бозон Хиггса. Впрочем, эта находка, за которую в прошлом году была присуждена Нобелевская премия по физике, лишь прибавила физикам головной боли, породив множество загадок относительно Большого взрыва. Но сам Питер Хиггс и его коллеги-сооткрыватели вынуждены были ввести новый тип бозона, пытаясь понять, что же происходило в глубинах Вселенной после ее драматического рождения. Хочется надеяться, что в будущем наблюдения за космическими далями помогут решению земных проблем.