«Хаббл» наблюдает за космическими танцами далеких галактик

На этой неделе Космический телескоп «Хаббл» (НАСА/ЕКА) порадовал нас великолепным снимком яркого звездообразующего кольца, которое окружает сердцевину спиральной галактики с перемычкой по имени NGC 1097. На этом изображении крупномасштабная структура галактики практически не видна: ее относительно тусклые спиральные рукава, держащее сердцевину в неплотных объятиях, уходят за края кадра.

NGC 1097 расположена к нам фронтально и находится на расстоянии 45 млн световых лет от Земли в южном созвездии Печь. Она представляет собой очень интересный объект для астрономических наблюдений. Одна из причин — то, что NGC 1097 является сейфертовской галактикой, то есть галактикой с активным ядром. В самом ее центре прячется сверхмассивная черная дыра, в 100 млн раз тяжелее нашего Солнца, которая постепенно всасывает все вокруг себя. Область непосредственно возле черной дыры сияет мощным излучением, которое создается падающим на ее поверхность потоком химических элементов. Ясно очерченное кольцо вокруг черной дыры буквально взрывается новыми звездами из-за стекания вещества к центральной перемычке галактики. Такие звездорождающие области ярко светятся благодаря эмиссионному изучению из облаков ионизированного водорода. Кольцо имеет примерно 5 000 световых лет в поперечнике, хотя спиральные рукава галактики простираются на десятки тысяч световых лет вне его пределов.

NGC 1097 также небезынтересна охотникам на сверхновые звезды. За последние 11 лет (в период с 1992 по 2003 гг) в ней произошло три взрыва сверхновых (которые представляют собой бурно протекающие смерти тяжелых звезд) . Несомненно, это галактика, за которой стоит неотрывно наблюдать.

Но самая захватывающая особенность NGC 1097 — это то, что она путешествует сквозь космическое пространство не в одиночку. У нее есть две галактики-спутника, которые исполняют «танец звезд и танец пространства», как изящная танцовщица из знаменитого одноименного стихотворения Халиля Джебрана.

NGC 1097 сопровождает эллиптическая галактика NGC 1097A, расположенная на расстоянии 42 000 световых лет от центра «главаря», и небольшая карликовая галактика NGC 1097В. Обе галактики находятся вне кадра, и их на данном снимке «Хаббла» не видно. У астрономов есть основания полагать, что в прошлом NGC 1097 и NGC 1097A сталкивались между собой.

Приведенное изображение было сделано Усовершенствованной обзорной камерой «Хаббла» с применением фильтров видимого и инфракрасного излучений.

Фото: ESA/Hubble & NASA

Новый класс черных дыр подтверждает теории астрономов

Фото: NASA/CXC/MIT/F.K.Baganoff

Черные дыры – гравитационные монстры, из чьих объятий не может вырваться даже свет, - впервые были обнаружены почти сорок лет назад. С тех пор астрономы нашли множество объектов, принадлежащих к данной группе небожителей.

И тем не менее, у черных дыр оставались секреты, неразгаданные учеными. Так, согласно теории, малые черные дыры рождаются из погибших массивных звезд. Но как возникают сверхмассивные черные дыры в центрах галактик, до сих пор неизвестно. Астрономы только предполагают, что они образуются путем слияния нескольких черных дыр средних размеров.

Однако все найденные до сих пор черные дыры попадали в один из двух классов: они были или малышами с массой в несколько раз больше солнечной, или сверхгигантами, в миллиарды раз тяжелее нашей звезды. То есть убедиться, что они правильно догадались о пути формирования сверхмассивных черных дыр, ученые не могли.

Поэтому астрономов очень порадовало открытие черной дыры с массой в 500 раз больше солнечной. Ее изучение поможет лучше понять эволюцию сверхмассивных черных дыр, а также галактик, в центре которых они находятся.

Новая черная дыра была обнаружена на краю галактики ESO 243-249. Естественно, ее нельзя наблюдать в видимом свете: орбитальный телескоп XMM-Newton нашел и измерил ее параметры благодаря мощнейшему рентгеновскому излучению, характерному для данных объектов.

"Свифт" находит отличия между близкими и далекими галактиками

Активное галактическое ядро
ESA/NASA/AVO/Paolo Padovani

Космический телескоп "Свифт" НАСА обнаружил отличия между близкими к нам галактиками и далекими. Это открытие поможет прояснить взаимосвязь между галактиками и их центральными черными дырами.

Многие из таких дыр относятся к наиболее светящимся объектам во Вселенной. Поэтому для астрономов остается загадкой, почему черная дыра в центе нашей Галактики и похожие на нее объекты настолько тусклы.

Телескоп "Свифт" проводит самое обширное и наиболее чувствительное на сегодняшний день рентгеновское исследование неба. Каждый день его телескоп BAT (Burst Alert Telescope), предназначенный для поиска рентгеновских вспышек, наблюдает примерно половину неба. На сегодня суммарная экспозиция для большей части неба превышает 10 недель.

Система взаимодействующих
галактик NGC 1142
NASA/Swift/NOAO/Michael Koss (Univ. of
Maryland) and Richard Mushotzky

Галактики, которые активно формируют звезды, имеют отличительный голубоватый цвет, в то время как неактивные галактики выглядят довольно красными. Примерно десять лет назад ученые с помощью рентгеновской обсерватории "Чандра" выяснили, что активные галактики на расстоянии примерно 7 млрд. световых лет были в основном массивными "красными и мертвыми" галактиками.

В свою очередь, BAT наблюдает галактики на расстоянии меньше 600 млн. световых лет. Здесь цвета активных галактик находятся посередине между синим и красным. Большинство галактик является спиральными или неправильными, с обычными массами, и больше 30% их находятся в процессе столкновения. Это примерно согласуется с теориями, что слияние галактик "встряхивает" галактики и подкармливает их черные дыры газом, позволяя ему падать к центру.

Типичная "красная и мертвая"
галактика, в которой нет признаков
активного формирования звезд.
NASA/Swift/NOAO/Michael Koss
(Univ. of Maryland) and Richard Mushotzky

До данного исследования астрономы никогда не могли быть точно уверены, что они видят большинство активных галактических ядер. Ядра галактик часто скрыты плотными облаками пыли и газа, которые блокируют ультрафиолетовое, видимое и рентгеновское излучение.

Но "жесткое " рентгеновское излучение (с энергиями 14 000 – 195 000 электрон-вольт) может проникать сквозь галактический мусор. BAT работает как раз с таким излучением.

"Голубая и процветающая" спиральная
галактика со скоплениями молодых
горячих звезд.
NASA/Swift/NOAO/Michael Koss (Univ. of
Maryland) and Richard Mushotzky

Астрономы полагают, что все большие галактики имеют массивные центральные черные дыры, но меньше 10 процентов их активны сегодня. Активные галактики ответственны примерно за 20% всей энергии, излученной в течении жизни Вселенной, и они, как полагают астрономы, имеют большое влияние на эволюцию космических структур.

Источник:
NASA - Active galaxies are different close and far

Сначала были черные дыры

Так выглядел газ в молодой галактике, когда Вселенной было 870 млн. лет от роду CREDIT: NRAO/AUI/NSF, SDSS

Астрономам, возможно, удалось решить космический вариант загадки о курице и яйце, а именно: что появилось раньше – галактики или сверхмассивные черные дыры в их центрах.

"Похоже, что черные дыры появились первыми. Доказательств становится все больше", – говорит Крис Карилли (Chris Carilli) из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO). Карилли кратно изложил результаты недавних исследований, проведенных международной группой, которая изучала условия в первые миллиарды лет в истории нашей Вселенной, в докладе, представленном на собрании Американского астрономического общества (American Astronomical Society) в Лонг-Бич, штат Калифорния.

Предыдущие исследования галактик и их центральных черных дыр обнаружил интригующую связь между массами черных дыр и центральных "вздутий" из звезд и газов в галактиках - балджей. Отношение масс черной дыры и балджей примерно одно и тоже для широкого спектра галактических размеров и возрастов. Для центральных черных дыр массой от нескольких миллионов до многих миллиардов масс Солнца, их масса составляет примерно одну тысячную от массы окружающего балджа.

"Постоянное соотношения указывает на то, что черные дыры и балджи галактик влияют на рост друг друга, находясь в некоторых интерактивных отношениях", – говорит Доминик Ричерс (Dominic Riechers) из Калифорнийского технологического института. - "Вопрос стоял так: растет ли сначала что-то одно, потом другое, или они увеличиваются вместе, сохраняя соотношение масс в течение всего процесса".

В последние несколько лет ученые использовали телескоп Very Large Array  (VLA) Национального научного фонда и интерферометр на плато Буре во Франции, чтобы заглянуть в далекую часть истории нашей Вселенной (возраст которой 13.7 миллиардов лет), во времена зарождения первых галактик.

"Мы наконец смогли измерить массы черных дыр и балждей в нескольких галактиках, которые мы видим такими, какими они были в первые миллиард лет после Большого Взрыва, и эти данные указывают на то, что постоянное соотношение, которое мы наблюдаем в близких галактиках, могло не сохраняться в ранней Вселенной. Черные дыры в этих молодых галактиках были значительно тяжелее по сравнению с балджами, чем те, что мы видим в ближайшей к нам части Вселенной", – говорит Фабиан Уолтер (Fabian Walter) из Института астрономии имени Макса Планка в Германии.

"Из этого мы делаем вывод, что черные дыры начали расти первыми".

Следующая задача – выяснить, как черная дыра и балдж влияют на рост друг друга. "Мы не знаем, какой механизм действует, и почему в определенный момент устанавливается "стандартное" соотношение масс", – добавляет Ричерс.

Карилли объясняет, что главными инструментами для решения этой задачи станут новые телескопы, которые сейчас находятся в стадии разработки. "Телескопы Expanded Very Large Array (EVLA) и Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) дадут значительное улучшение чувствительности и разрешающей способности, чтобы сфотографировать газ в этих галактиках в мелком масштабе, чтобы детально изучить их динамику", – говорит Карилли.

"Чтобы понять, как Вселенная стала такой, как она есть сегодня, мы должны понять, как первые звезды и галактики сформировались в молодой Вселенной. С новыми обсерваториями, которые мы будем иметь через несколько лет, мы имеем возможность изучить важные подробности из той эпохи, когда Вселенная была всего лишь ребенком по сравнению с сегодняшним взрослым", – говорит Карилли.

Карилли, Ричерс и Уолтер сотрудничали с Франком Бертолди (Frank Bertoldi) из Университетом Бонна; с Карлом Ментеном (Karl Menten) из MPIfR; с Пьером Коксом (Pierre Cox) и Роберто Нери (Roberto Neri) из Института миллиметровой радиоастрономии (IRAM) во Франции.

Национальная радиоастрономическая обсерватория принадлежит Национальному научному фонду США и работает под совместным управлением Объединенных университетов (Associated Universities, Inc.)

Дэйв Финли
Dave Finley, Public Information Officer

Источник:
NRAO - Black Holes Lead Galaxy Growth, New Research Shows

Радиотелескоп раскрывает секреты массивной черной дыры

В центрах многих галактик сверхмассивные черные дыры выбрасывают мощные струи частиц почти со скоростью света. Вопрос, как они это делают, долгое время был одной из загадок астрофизики. Теория утверждает, что частицы ускоряются густопереплетенными магнитными полями, близкими к черной дыре, но для подтверждения этой идеи требовалось получить детальное изображения внутренней части струи. И вот, благодаря непревзойденной разрешающей способности массива телескопов VLBA (Very Long Baseline Array) Национальной радиоастрономической обсерватории, ученые наконец увидели вещество, движущееся по спирали от черной дыры как раз так, как предсказывает теория.

"Мы получили очень детальное изображение внутренней части струи, в которой происходит ускорение частиц, и то, что мы видим, подтверждает идею, что свитые в спирали магнитные поля выталкивают вещество наружу", - говорит Алан Маршек (Alan Marscher) из Бостонского университета, руководитель международной команды исследователей. - "Это большой шаг вперед в понимании процессов, которые происходят во Вселенной", - добавляет он.

Команда Маршера проводила исследования галактики BL Lacertae, находящейся на расстоянии 950 миллионов световых лет от Земли. BL Lac представляет собой блазар - наиболее активный тип галактического центра с черной дырой. Черная дыра является настолько плотной концентрацией массы, что даже свет не может ускользнуть от ее гравитации. Сверхмассивные черные дыры в центрах галактик создают струи частиц и интенсивное излучение в похожих на блазары объектах, включая квазары и сейфертовские галактики.

Вещество, притянутое черной дырой, образует сплющенный вращающийся диск, называемый аккреционным. По мере того, как вещество двигается от внешнего края внутрь, линии магнитного поля, перпендикулярные диску, скручиваются, формируя "моток", который, как считают астрономы, приводит в движение и удерживает в струе испущенные частицы. Ближе к черной дыре само пространство, включая магнитные поля, скручивается сильным гравитационным полем и вращением черной дыры.

Теоретики предсказали, что вещество в этой замкнутой ускоряющей области будет двигаться по спирали внутри пучка скрученных магнитных полей. Они также утверждали, что свет и другие виды излучения, испущенные движущимся веществом, будут становиться ярче, когда его траектория направлена в сторону Земли.

Маршер и его коллеги также предсказали, что когда вещество сталкивается со стационарной ударной волной, возникает вспышка.

"Как раз это мы и увидели", - сказал Маршер, когда его команда зафиксировала вспышку в BL Lac. В конце 2005 и начале 2006 года с помощью совокупности телескопов различных стран астрономы следили за сгустком вещества, выброшенным в струе. Когда вещество помчалось от черной дыры, VLBA смог точно указать его местонахождение, а другие телескопы измеряли свойства излучения, исходящего от сгустка.

Яркие вспышки света, рентгеновского и гамма-излучения появились точно в согласии с теоретическими предсказаниями. Кроме того, поляризация разио- и световых волн изменяется по мере того, как сгусток двигается по спирали внутри магнитных полей.

"Мы получили уникальное изображение внутренней части одной из струй, и это дало нам информацию, необходимую для понимания работы этих громадных ускорителей частиц", - говорит Маршер.

Кроме VLBA, массива из 10 радиотелескопов, простирающихся от Гаваев до Виргинских островов, команда использовала телескопы Обсерватории имени Стюарда, Крымской астрофизической обсерватории, Обсерватории имени Лоуела, Астрономической обсерватории университета Перугии, Астрономической обсерватории Абастумани, Rossi X-Ray Timing Explorer НАСА, Радиоастрономической обсерватории Мичиганского университета и Радиообсерватории Метсахови. Астрономы опубликовали свои данные в номере журнала "Природа" за 24 апреля.

Источник:
NRAO

Ученые обнаружили самую большую черную дыру во Вселенной

Ученые из Японии и Европы обнаружили гигантскую черную дыру, с массой 18 миллиардов масс Солнца. Это самая большая из известных на данный момент черных дыр. Вокруг нее обращается еще одна черная дыра, меньшей массы. Такое сообщение было опубликовано в 17-м номере научного журнала "Природа" (Nature).

Эти черные дыры находятся на расстоянии 3,5 миллиардов километров от Земли. Раньше они были известны как необычное небесное тело ＯＪ２８７, которое примерно раз в 12 лет резко увеличивало светимость.

М. Валнонен из Университета города Турку, К. Садакане из Университета города Осака и другие ученые провели тщательные наблюдения за этим объектом. Сопоставляя теоретические расчеты с наблюдениями, было установлено, что данное небесное тело представляет собой систему из сверхмассивной черной дыры, вокруг которой вращается другая, меньшая черная дыра.

Масса меньшей черной дыры в 100 миллионов раз превышает массу Солнца, а периодические изменения светимости объясняются тем, что она, приближаясь к большей и сталкиваясь с окресным газом, вызывает этим излучение света.

Источник:
Asahi.com

Необычная черная дыра в центре нашей Галактики

Image credit:
NASA/CXC/MIT/
Frederick K. Baganoff et al.
Огромная черная дыра, находящаяся в центре нашей Галактики, 300 лет назад испустила рентгеновский импульс, в миллион раз более интенсивный, чем она излучает сейчас. Это стало ясно благодаря наблюдениям, длившимся 10 лет, в том числе и с помощью запущенной в 2005 году японской рентгеновской обсерватории "Судзаку". Об этом 15 апреля сообщили Американское аэрокосмическое агенство (НАСА) и группа ученых из Униветситета Киото.

По словам профессора Кацудзи Кояма из Университета Киото, в центрах галактик располагаются огромные черные дыры, обладающие массами от миллионов до миллиардов масс нашего Солнца и испускающие мощное рентгеновское излучение. Однако в нашей Галактике наблюдается всего примерно одна миллиардная от этого количества, поэтому возник вопрос, есть ли у нас вообще подобная черная дыра.

Профессор Кояма и другие ученые проанализировали данные обсерватории "Судзаки". Они установили, что в отстоящих на 300 световых лет от центра нашей Галактики темных газовых туманностях отражается рентгеновское излучение, пришедшее откуда-то еще. Одна из туманностей в 1994 году испустила мощное рентгеновское излучение, которое в 2005 году ослабло вдвое. Излучение другой туманности, наоборот, усилилось. Поскольку темные туманности сами не испускают рентгеновских лучей, был сделан вывод, что черная дыра в центре Галактики существует, и наблюдаемые колебания интенсивности происходят из-за изменений ее активности.
Сравнив излучение, доходящее к нам прямо от черной дыры, с отражающимся от туманности и проделывающим дополнительный путь в 300 световых лет, выяснили, что активность черной дыры 300 лет назад стала в миллион раз мощнее, чем сегодня, и ослабла наполовину в течение 10 лет. После этого, похоже, она опустилась до наблюдаемого сейчас уровня.
Источник:
Asahi.com
Фотография взята с сайта НАСА