Что отыскалось в пыли вокруг гигантской черной дыры
«Artist's impression of the surroundings of the supermassive black hole in NGC 3783» на Яндекс.Фотках
Очень Большой Телескоп-Интерферометр ESO (VLTI) провел самые детальные за всю историю наблюдения скопления пыли вокруг гигантской черной дыры в центре одной активной галактики. Вместо того, чтобы, как ожидалось, заполнить собой тороидальную полость - «бублик» -- вокруг черной дыры, светящаяся пыль обнаружилась и в полярных областях с обеих сторон «бублика». Оказалось, что пыль разлетается в разные стороны от полюсов черной дыры в виде холодного звездного ветра. Это открытие не укладывается в существующие теории и меняет наши взгляды на то, как черные дыры эволюционируют и как они взаимодействуют с окружающим их веществом.
За последние двадцать лет астрономы установили, что в центрах почти всех галактик находятся гигантские черные дыры. Некоторые из них растут, поглощая окружающее их вещество, и в результате образуются самые мощные источники энергии во Вселенной: активные ядра галактик (AGN). Центральные части этих колоссальных космических источников энергии окружены «бубликами», состоящими из пыли [1], сгребаемой притяжением черных дыр из окружающего пространства, наподобие того, как вокруг стока раковины образуется спиральный водоворот. Считалось, что большая часть сильного инфракрасного излучения, приходящего от AGN, образуется в этих «бубликах».
И вот, новые наблюдения близлежащей активной галактики NGC 3783, для которых понадобилась вся мощь Очень Большого Телескопа-Интерферометра (VLTI) обсерватории ESO Paranal в Чили [2], принесли выполнявшей их группе исследователей неожиданный результат. Хотя наблюдения и подтвердили, что горячая - с температурой от 700 до 1000 градусов Цельсия - пыль действительно образует тороидальный «бублик», огромные массы более холодной пыли были выявлены в полярных областях черной дыры [3].
Себастьян Хёниг (Sebastian Hönig) из Калифорнийского Университета в Санта-Барбаре, США и Университета Христиана Альбрехта в Киле, Германия, ведущий автор статьи, в которой сообщается о новых результатах, объясняет: “Нам впервые удалось объединить детальные инфракрасные наблюдения имеющей комнатную температуру (то есть, холодной) пыли вокруг AGN со столь же детальными наблюдениями очень горячей пыли. И вообще, мы получили самый большой из всех до сих пор опубликованных объем инфракрасных интерферометрических данных по AGN.”
Вновь обнаруженная пыль образует как бы холодный «ветер», «дующий» от полюсов черной дыры. Этот ветер должен играть заметную роль в сложных взаимосвязях между черной дырой и ее окружением. Ненасытная черная дыра поглощает окружающее ее вещество, а мощное излучение, которое она при этом испускает, одновременно отбрасывает вещество прочь от ее полюсов. Пока неясно, как эти два процесса совмещаются и как они влияют на рост и эволюцию сверхмассивных черных дыр в центрах галактик, но обнаруженное присутствие «пылевого ветра» очень существенно для этой картины.
Для изучения центральных областей NGC 3783 астрономам понадобилась объединенная мощь двух Базовых Телескопов из четырех, составляющих VLT ESO. В сочетании друг с другом они образуют интерферометр, разрешение которого эквивалентно разрешению 130-метрового телескопа.
Другой член исследовательской группы, Герд Вайгельт (Gerd Weigelt) из Института радиоастрономии Макса Планка в Бонне, Германия, говорит: “Объединяя гигантскую площадь двух главных зеркал VLT в интерферометрическом режиме, мы можем собрать достаточно света для изучения слабых объектов. Это позволяет нам исследовать в галактике, лежащей от нас на расстоянии в несколько десятков миллионов световых лет, область такого же размера, как расстояние от Солнца до ближайшей к нему звезды. Никакая другая оптическая или инфракрасная система в мире сейчас не может этого сделать”.
Новые наблюдения могут привести к коренному изменению нашего понимания природы AGN. Они дают прямое доказательство того, что пыль отбрасывается от полюсов черной дыры мощным излучением. Этот эффект теперь придется принимать во внимание в любой модели распределения пыли вокруг сверхмассивной черной дыры, в описании процессов роста и эволюции последней.
“Я теперь с огромным нетерпением жду, когда войдет в строй MATISSE, который позволит нам, соединив все четыре Базовых Телескопа, наблюдать одновременно в ближней и средней инфракрасной области, что даст гораздо более подробные данные”,-- заключает Хёниг. MATISSE - строящийся приемник второго поколения для VLTI.
Примечания
[1] Космическая пыль состоит из силикатных и графитовых зерен - эти минералы в изобилии встречаются и на Земле. Свечная копоть очень похожа на графитовую космическую пыль, только частицы копоти раз в десять, а то и больше, превосходят по размеру космические пылинки.
[2] Интерферометр VLTI образуется из комбинации четырех 8.2-метровых Базовых Телескопов VLT (Unit Telescopes) или четырех подвижных 1.8-метровых Вспомогательных Телескопов (VLT Auxiliary Telescopes). В нем используется техника интерферометрии: сложного инструментального суммирования световых потоков, получаемых всеми составляющими системы. Хотя в результате этого процесса обычно не получаются собственно изображения, метод позволяет резко повысить оптическое разрешение, то есть наблюдать значительно более мелкие детали, чем это возможно с каждым из составляющих систему телескопов. Разрешение VLTI сравнимо с тем, которое имел бы космический телескоп с диаметром более 100 метров.
«The VLT in Action*» на Яндекс.Фотках
[3] Карта распределения более горячей пыли была составлена с использованием приемника VLTI «AMBER» в ближней инфракрасной области. Наблюдения, о которых рассказывается здесь, были проведены с приемником MIDI на волнах 8 -- 13 микрон в средней инфракрасной области.
Узнать больше
Результаты исследования представлены в статье “Dust in the Polar Region as a Major Contributor to the Infrared Emission of Active Galactic Nuclei”, S. Hönig et al., которая появится в выпуске Astrophysical Journal от 20 июня 2013 г.
Состав исследовательской группы: S. F. Hönig (University of California in Santa Barbara, USA [UCSB]; Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Germany), M. Kishimoto (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germany [MPIfR]), K. R. W. Tristram (MPIfR), M. A. Prieto (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spain), P. Gandhi (Institute of Space and Astronautical Science, Kanawaga, Japan; University of Durham, United Kingdom), D. Asmus (MPIfR), R. Antonucci (UCSB), L. Burtscher (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), W. J. Duschl (Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Germany), G. Weigelt (MPIfR).
Европейская Южная Обсерватория (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе принимают участие 15 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Объединенное Королевство, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Паранал и Чахнантор. В обсерватории Паранал, самой передовой в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT, (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером в революционном проекте астрономического телескопа ALMA - крупнейшем из существующих астрономических проектов. В настоящее время ESO планирует строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) - 39-метрового Европейского Сверхкрупного Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет “величайшим в мире оком, устремленным в небо».
Источник русского пресс-релиза: http://www.eso.org/public/russia/news/eso1327/