3 миллиона лет назад в центре Млечного Пути что-то рвануло

Пузыри Ферми (Fermi Bubbles), исходящие из центра галактики Млечный Путь, пронизывают Магелланов Поток (Magellanic Stream). Иллюстрация Physorg

«Черные дыры» – когда-то было жаргонным выражением, о чем сейчас никто и не вспоминает. Особенно после триумфа апреля 2019 года, когда восемь телескопов, разбросанных про всему миру, смогли зафиксировать тень невидимого образования в галактике М87.

За век до того английский астроном Артур Эддингтон в трудное послевоенное время сумел организовать две экспедиции по наблюдению солнечного затмения. Эффекты отклонения лучей света вблизи Солнца были незадолго до того предсказаны немецким теоретиком Альбертом Эйнштейном. И наблюдения, проведенные Эддингтоном, полностью подтвердили, что большие массы силой своего гравитационного поля могут изгибать прямолинейное движение света от далеких звезд.

Через два года Эйнштейну дали Нобелевскую премию, правда за описанный им фотоэффект, благодаря которому работают фотоэлементы. С той поры ОТО – общая теория относительности, предсказавшая существование гравитационных волн, постоянно совершенствуется и развивается. Одним из следствий ее является расширение пространства после Большого взрыва (Big Bang) и то, что удаленные галактики имеют большие значения красного смещения, то есть разбегаются после Big Bang с возрастающей скоростью.

Считается, что большие, или супермассивные, черные дыры с массами в сотни миллионов, а то и миллиарды солнечных присутствуют в центре каждой галактики. Недавно предположили, что в одной из них сразу пара черных дыр. Дыры могут сливаться друг с другом, что приводит к всплеску гравитационного излучения, регистрируемого наземными интерферометрами LIGO и VIRGO.

Постепенно астрономы выяснили, что вокруг дыр собираются аккреционные газопылевые диски. Трение между слоями этих дисков при вращении разогревает их до миллионов градусов. Магнитные завихрения горячего вещества приводят к тому, что с полюсов в пространство срываются струи-джеты, по которым и определяют положение дыры.

У астрофизиков собственный словарь, одним из понятий которого является «горизонт событий» – Event Horizon. Фактически это точка невозврата вещества, «падающего» на черную дыру. Гравитационное поле ЧД настолько велико, что оно не отпускает от себя даже фотоны, которые, как сказано выше, лишь слегка изгибают направление своего движения вблизи обычных звездных масс. И все же, как считают астрофизики, дыры можно увидеть не только по слабому и размытому свечению окружающих их пыли и газа.

Журнал Science представил результаты моделирования диска и дыры, проведенного в Калифорнийском технологическом институте, показывающие, что у дыры должен быть светящийся нимб, светящееся кольцо. Интерес к кольцам за пределами горизонта событий связан с попытками построить теории, которые альтернативны ОТО. Тогда, возможно, удастся объяснить зеркальную симметрию (хиральность) некоторых органических молекул, одни из которых вращают свет только вправо, другие – только влево.

Дело в том, что у быстро вращающихся дыр должно быть два кольца, вращение фотонов в которых направлено в разные стороны. Если это так, то получит объяснение неравенство левых и правых частиц при распаде кобальта-60. Механизм хиральности не объяснен до сих пор, хотя недавно был получен искусственный свет, различающий оптические изомеры. Авторы также указывают на космологическую константу – от нее в свое время отказался Эйнштейн, – определяющую ускоренное расширение Вселенной.

С калифорнийцами согласны теоретики из Института гравитационной физики Университета в португальском Авейро, статья которых называется «Стационарные черные дыры и световые кольца (Physical Review Letters).

Повышение разрешающей способности орбитальных телескопов позволило сделать уникальное открытие, связанное с черной дырой в центре нашей галактики Млечный Путь. Около 3,5 млн лет назад Млечный Путь выдал выброс энергии, часть которой достигла Земли. Вполне возможно, что наши предки, бродившие по Африке, могли даже видеть вспышку света в небе в области зодиакального Стрельца. До Земли дошла лишь малая толика энергии, поскольку Солнце находится в плоскости нашей спирально закрученной галактики, основной же поток был устремлен в обе стороны перпендикулярно плоскости. Выброс энергии оказался настолько мощным, что достиг расположенного под Млечным Путем так называемого Магелланова Потока (Magellanic Stream), длина которого составляет больше половины диаметра нашей галактики.

В 2013 году был открыт источник этого газового потока, имеющего два облака – большое и малое (LMC и SMC). А в начале июня 2020 года орбитальный телескоп Хаббл увидел, как ультрафиолет той вспышки «подсветил» атомы металлов. Это позволило спектрографически определить их природу, в частности атомы кремния и углерода. Если раньше ученые говорили о струях, идущих от полюсов черной дыры, то Хаббл увидел настоящие пузыри (bubbles), от дна которых в пространство уходят гигантские конусы ультрафиолетового излучения. Один из этих конусов и достиг Магелланова «Стрима». Ученые NASA назвали их «баблами» Ферми (Fermi Bubbles). Возможно, потому, что они состоят из фермионов, то есть электронов, протонов и нейтронов.