fian-inform

Switch to desktop Register Login

Построена гипотеза влияния сверхмассивной чёрной дыры на излучение из центра Млечного Пути

    В Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН создана модель, описывающая влияние активности сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей Галактики на исходящее из этого района излучение. Работа была представлена на организованной институтом XIV Школе молодых учёных «Актуальные проблемы физики».

 

    В прошлом году астрономы зафиксировали самую значительную за всё время наблюдений вспышку излучения сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A*, расположенной в центре нашей галактики. Хотя пик интенсивности составил всего 700 высокоэнергетических фотонов, этот показатель превысил среднюю для Стрельца A* интенсивность примерно в 150 раз. Сообщение облетело научные блоги и СМИ за несколько недель до проведения в Звенигороде XIV Школы молодых учёных, на которой была представлена работа, посвящённая влиянию активности этой чёрной дыры на излучение из центра Млечного пути.

    Автор исследования, научный сотрудник ФИАН, кандидат физико-математических наук Дмитрий Чернышов отмечает, что по сравнению с другими чёрными дырами подобной массы у Стрельца А* излучение действительно имеют довольно низкую интенсивность. Однако некоторые данные указывают на то, что в прошлом она проявляла себя намного «ярче». Оказывается, всего 100 лет назад яркость чёрной дыры в рентгеновском диапазоне была в 1 млн. раз выше, и длительность этой вспышки составляла как минимум несколько лет (для сравнения – самая яркая вспышка Стрельца А* за всю историю наблюдений была лишь в 1000 раз выше средней интенсивности и длилась всего час).

    В качестве возможной причины повышенной яркости учёные называют приливное разрушение и аккреция чёрной дырой некоего объекта, чья масса сравнима с несколькими массами Земли. Гораздо больший эффект оказывает приливное разрушение звёзд, подходящих на опасное расстояние к чёрной дыре. Выбрасываемая при этом энергия может  на два порядка превосходить энергию взрыва сверхновых звёзд. Судя по динамике звёзд в окрестностях, центральная чёрная должна захватывать их каждые 10 тысяч – 100 тысяч лет.

 

 chernyshov
Рентгеновское изображение центральной части Млечного Пути (снимок сделан космической рентгеновской обсерваторией Chandra).

 

    Учёный обратил внимание на то, что эти процессы могут серьёзно влиять на излучение, идущее из центра Млечного Пути.

 

    Дмитрий Чернышов: «Приливные разрушения могут отвечать за целый ряд астрофизических явлений. Мы выделяем три проблемы: формирование аннигиляционной линии 511 кэВ, происхождение рентгеновского излучения из галактического центра и появление так называемых “пузырей Ферми” (гигантских структур гамма-излучения в виде пузырей, расположенных симметрично сверху и снизу от центра Галактики)».

 

    Аннигиляционная линия на энергии 511 кэВ – это ярчайшая линия в спектре излучения Млечного пути на энергиях, превышающих 10 кэВ. Такое название она получила потому, что излучение образуется в процессе аннигиляции: электроны сталкиваются со своими античастицами, позитронами, и на их месте появляются два или три кванта гамма-излучения (фотоны большой энергии). При рождении двух фотонов каждый из них имеет энергию, равную массе покоя электрона или позитрона, – 511 кэВ. Несмотря на то, что аннигиляционную линию изучают уже не первое десятилетие, однозначного мнения о её происхождении нет. Прежде всего, это связано с тем, что до сих пор не выяснена природа происхождения главных «участников» этого процесса – позитронов.

    В качестве возможных первопричин рентгеновского излучения учёные рассматривают различные явления, в первую очередь – свет большого количества неразличимых источников и тепловое излучение горячей плазмы.  В данном случае за основу была взята вторая гипотеза.

 

    Дмитрий Чернышов: «Если эта теория верна, то возникает вопрос об источнике энергии, питающем эту плазму. Приливное разрушение звёзд чёрной дырой как раз обладает достаточной для этого мощностью».

 

    Что касается Ферми-пузырей – протяжённых структур гамма-излучения, обнаруженных в 2010 году с помощью обсерватории «Ферми», – предполагается, что они образовались за счёт ударных волн, которые появляются при захвате звёзд центральной чёрной дырой. Происходит это следующим образом. Когда звёзда вплотную приближаются к чёрной дыре, она разрушается приливными силами и «захватывается» ядром галактики. Энергия, высвобождающаяся при захвате, нагревает газ вокруг чёрной дыры и порождает ударные волны – источник заряженных частиц высокой энергии, необходимых для формирования Ферми-пузырей.

    В научной литературе для каждого из этих явлений уже построена как минимум одна модель, предлагающая объяснение интенсивности космического излучения и его спектральных свойств. Автор работы отмечает, что модели строятся на различных предположениях об источниках энергии и механизмах ускорения частиц до высоких энергий, однако поскольку все эти объекты расположены вблизи центра нашей Галактики, вероятно, их появление связано с активностью сверхмассивной чёрной дыры Стрелец А*.

    Представленное исследование примечательно тем, что может объяснить «географию» центра Млечного Пути в рамках единой модели, которая, к тому же, хорошо согласуется с наблюдаемой интенсивностью и спектральными свойствами излучения. За цикл работ по этой теме Дмитрию Чернышову была присуждена премия им. П.Н. Лебедева в рамках молодёжного конкурса Учебно-научного комплекса ФИАН в 2012 году.

 

О. Овчинникова, АНИ "ФИАН-Информ"

24.04.2013

ФИАН - Информ © 2012 | All rights reserved.

Top Desktop version