Черная дыра может и выплюнуть

Собственное имя черных дыр навязывает нам представление о монстрах, свертывающих материальное окружение в свою ненасытную массивную утробу. Однако недавно ученые обнаружили, что эти объекты не только непрестанно поглощают космическую пыль, но и все время отталкивают часть прохладного пылевого облака прочь, вдоль осевых направлений черной дыры.

Фото:

Природа сверхмассивных черных дыр в центрах галактик пока является загадочной. Исчезающая в черных дырах материя светится в высокочастотном диапазоне электромагнитных волн. Но теперь это не единственный источник сведений о черных дырах. Наблюдения в инфракрасном диапазоне оказались поразительно интересными и расширили познания о распределении материальных частиц в окрестности этих объектов. Они не только непрестанно поглощают космическую пыль, но и отталкивают часть прохладного пылевого облака прочь, вдоль осевых направлений черной дыры, о чем свидетельствуют последние наблюдательные эксперименты.

Собственное имя черных дыр навязывает нам представление о монстрах, свертывающих материальное окружение в свою ненасытную массивную утробу. Вращение вещества в аккреционном диске черной дыры порождает свечение в рентгене, по которому находят черные дыры. Привычный сложившийся образ космического "пылесоса" был разрушен в наземных наблюдениях одного из лучших современных инструментов, "Очень большого телескопа" ESO.

Этот "Очень большой телескоп", принадлежащий Европейской южной обсерватории, накопил данные о свойствах пылевой материи в окрестностях черной дыры и в центре активной галактики. Оказалось, что в торе вокруг черной дыры собирается отнюдь не все вещество. Значительная его часть находится в конусовидных расширениях вокруг оси черной дыры, условно говоря — над ее полярными регионами. В последние десятилетия в космологии сложилось представление о том, что в центрах множества галактик имеются черные дыры — сверхмассивные объекты, продолжающие наращивать свою массу за счет поглощения пылевого (или любого) вещества галактического ядра.

Самые мощные проявления свойственны центрам активных ядер галактик (АЯГ), они проявляются интенсивными потоками электромагнитных излучений в широком диапазоне. Пылевой тор сформирован вокруг АЯГ по тем же простым механическим принципам, как пенное окружение водоворота, поглощающего воду. Чудовищно огромные облачные образования в виде бублика окружают и скрывают происходящее в активном ядре галактики. Новые наблюдения в АЯГ (ее название NGC 3783) показали, что картина гораздо сложнее традиционного излучающего тепло бублика.

Данные "Очень большого телескопа" уверенно и с достаточной точностью зарегистрировали не только конфигурацию тора, нагретого до 700-1 000 °С, но и два объемных вместилища пыли выше и ниже тора по оси черной дыры, которые гораздо холоднее (но тем не менее их излучение в инфракрасном диапазоне зарегистрировано). И эти вместилища удаляются прочь от черной дыры по осевым направлениям. Правда, механизм изгнания прохладной пыли предстоит выявить и смоделировать теоретикам, поскольку он реально представлен в масштабах черной дыры АЕГ.

О наблюдениях говорит Себастьян Хёниг (Sebastian Hönig) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США), ведущий автор рассматриваемой работы: "Впервые мы смогли скомбинировать детальные наблюдения в среднем инфракрасном диапазоне, показывающие относительно холодную пыль комнатной температуры, и столь же детальные наблюдения очень горячей пыли вокруг тех же активных ядер галактик".

Важность полученных экспериментальных результатов изменяют представления о том, как организованы процессы преобразования среды вокруг черных дыр. Высокое качество наблюдений не позволяет недооценивать их. Теоретические разработки несомненно последуют за столь конкретными наблюдениями. Неожиданный и точный экспериментальный материал — могучий стимул усовершенствования теоретических представлений.

Полученная по наблюдениям картина "холодного ветра", истекающего прочь над полюсами поглощающих материю АЯГ в виде черных дыр, обретает первые интерпретации. Одна из них такова: по мере того, как сверхмассивная ЧД разогревает облако пыли в виде тора, порожденное им излучение изгоняет прочь легкие далёкие пылинки, которые организуются в течение относительно холодных потоков — зарегистрированный "Очень большим телескопом" космический прохладный ветер.

Читайте также: Тайны колоссальной черной дыры

Но множество загадочных деталей механизма остается неясным, самый общий вопрос — что заставляет протекать одновременно два радикально различных процесса (поглощение и изгнание пыли)? Почему не истощается пылевой тор вокруг АЯГ? Какова динамика этих регионов во времени? На эти и многие иные вопросы последуют ответы в будущем — ведь изучение АЯГ и черных дыр стартовало только в ХХ веке.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"