100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Телескоп «Спектр-РГ» обнаружил нетипичную активность огромной черной дыры в центре Млечного пути

«Спектр-РГ» обнаружил необычные структуры ниже плоскости Млечного Пути

image

Российская орбитальная обсерватория «Спектр-РГ» выявила огромную округлую структуру ниже плоскости Млечного Пути, которая занимает значительную часть Южного Неба. Данная структура горячего газа, скорее всего, образовалась из-за ударных волн, вызванных мощнейшим всплеском активности центра нашей Галактики десятки миллионов лет назад.

На Северном Небе подобная структура Северный Полярный Шпур наблюдается еще со времен становления радиоастрономии и рентгеновской астрономии. Ранее считалось, что она появилась после взрыва близкой к Солнцу сверхновой десятки или сотни тысяч лет назад.

Структуры на Южном и Северном Небе вместе напоминают ореол в форме песочных часов, достаточно симметричный относительно центра Галактики. Он находится от Солнца на расстоянии в 25 тысяч световых лет.

image

«Телескоп eROSITA, сканирующий все небо каждые шесть месяцев, стал уникальным инструментом для обнаружения и изучения объектов, размеры которых намного больше поля зрения телескопа и составляют значительную часть всего неба», — говорит Михаэль Фрайберг, ученый Института внеземной физики Общества им. Макса Планка (MPE, Германия).

Рентгеновское излучение наблюдается в диапазоне 0.6–1.0 кэВ. Угловые размеры структур сравнимы с размерами всего Млечного Пути или десяти килопарсекам (до 30 тысяч световых лет в поперечнике).

Структуры имеют сильное морфологическое сходство с «пузырями Ферми», но не совпадают с ними геометрически, а последние меньше по размерам. «Пузыри Ферми» в свое время обнаружила гамма-обсерватория «Ферми» в спектре гамма-излучения.

По словам академика Рашида Сюняева из обсерватории, теперь появилась возможность исследовать обилие химических элементов, степень их ионизации, плотность и температуру излучающего газа в зонах пузырей, а также положение ударных волн и характерные времена, прошедшие со времени гигантской вспышки, породившей эти пузыри.

Данное открытие стало шагом к пониманию, как вещества циркулируют в Млечном Пути и вокруг него, а также в других галактиках, которые нельзя наблюдать с такой степенью детализации. Большая часть обычной материи во Вселенной остается невидимой.

Пузыри же представляют собой «отражение» возмущений в оболочке горячего газа, окружающей галактики. Это результат выброса вещества вследствие активности сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути, либо гигантской вспышки звездообразования в газе центральной части Галактики.

«Размер пузырей и температура газа в них позволяют судить лишь о полной выделившейся энергии и приблизительно о временной шкале, — говорит академик Института космических исследований Российской академии наук Евгений Чуразов. — Но, чтобы однозначно выбрать одну из гипотез, этого недостаточно».

Черная дыра проявляет себя как очень слабый рентгеновский и радиоисточник, который вспыхивает в рентгеновских и инфракрасных лучах. Но в прошлом она могла быть активной, что подтверждают наблюдения сверхмассивных черных дыр в других галактиках.

Требуемая для формирования пузырей энергия должна была быть очень большой — 10^56 эрг или результат выделения 100 тысяч сверхновых.

«Резкие границы этих пузырей, скорее всего, являются следами ударных волн, вызванных мощнейшим выбросом энергии из центра нашей Галактики в ее гало», — отмечает Петер Предель, один из двух ведущих авторов исследования.

В свою очередь, исследователь Марат Гильфанов из Института космических исследований РАН говорит, что излучение горячего и теплого газа приходит к нам со всех направлений, но его яркость в направлении Галактической плоскости сильно понижена из-за поглощения холодным веществом в спиральных рукавах и в диске нашей Галактики.

Читайте так же:
Критерии выбора невесты на Руси 300 лет назад

Российский космический аппарат «Спектр-РГ» производства НПО имени С.А. Лавочкина был запущен 13 июля 2019 года с космодрома Байконур. Обсерватория имеет два рентгеновских зеркальных телескопа: ART-XC (ИКИ РАН, Россия) и eROSITA (MPE, Германия), которые работают по принципу рентгеновской оптики косого падения. Телескопы установлены на космической платформе «Навигатор». Целью миссии является построение карты всего неба в мягком (0.3–8 кэВ) и жестком (4–20 кэВ) диапазонах рентгеновского спектра.

Над галактикой Млечный Путь ученые обнаружили необычный объект

В нашей Вселенной существует много объектов, которые имеют рентгеновской излучение в гамма-диапазоне. Особенно мощными источниками такого излучения служат объекты, которые имеют мощные гравитационные и магнитные поля, а также высокие температуры. К примеру, к ним относится скопления галактик, черные дыры, нейтронные и некоторых обычные крупные звезды. Кроме того, рентгеновское излучение возникает и в результате различных космических катастроф, таких как столкновение крупных космических объектов или взрыв сверхновых, об излучении которых я уже рассказывал. Специально для сканирования рентгеновского излучения во Вселенной в июне 2019 года на орбиту Земли была выведена обсерватория «Спектр-РГ». Сверхчувствительный телескоп eROSITA, установленный на борту этой обсерватории, позволяет ученым обнаруживать даже самые редкие и необычные источники излучения, которые ранее науке не были известны. Один из таких необычных источников был зафиксирован на днях.

Российские астрофизики обнаружили в нашей Галактике необычный объект

Взрыв сверхновой в галактике Млечный путь

О новом объекте, зафиксированным обсерваторией «Спектр-РГ», сообщил пресс-центр института космических исследований РАН. Обнаруженным источником рентгеновского излучения оказался крупный дискообразный объект. Его угловой размер в 8 раз превышает видимый диаметр Луны. Российские астрофизики, которые обнаружили этот объект, дали ему название G116.6-26.1, соответствующее координатам расположения на небе.

По предположению ученых, они обнаружили остатки вспышки термоядерной сверхновой. Она взорвалась по меркам Вселенной сравнительно недавно — около 40000 лет назад. Конечно, подобные объекты уже фиксировались и ранее. Однако особенность G116.6-26.1 заключается в свойствах газа, в котором звезда находилась до взрыва. Кроме того, ученые обращают внимание еще на несколько интересных моментов.

Толщина дискообразного объекта составляет порядка 1 тысячи световых лет. Окружает его более разреженное звездное и газовое гало, которое простирается на сотни тысяч световых лет от Земли.

Расположение обнаруженного объекта относительно плоскости Галактики

Кроме того, что такой объект сам по себе крайне редкий, еще более редким оказалось его расположение. Он находится не в плоскости нашей Галактики, а на расстоянии четырех тысяч световых лет над ней. Расстояние до Солнца составляет 10 тысячах световых лет. Та область, где находится G116.6-26.1, относится все еще к Млечному Пути, однако так высоко над плоскостью Галактики остатки сверхновых ученые никогда не находили.

Больше материалов о нашей Галактике, загадках космоса и фантастических предположениях ученых читайте на нашем Яндекс.Дзен-канале

Обычная массивная звезда, продолжительность жизни которой составляет миллионы лет, или короткоживущая, взорваться не могла. На такой высоте их просто не существует. Поэтому ученые заявляют, что им удалось зафиксировать остатки термоядерного взрыва белого карлика, который имел массу, примерно в полтора раза превышающую массу Солнца. В результате взрыва вещество было выброшено со скоростью в 3000 км/сек. Ее остаток и сейчас имеет гигантский размер, который составляет около 600-700 световых лет.

Читайте так же:
Всемирный день китов и дельфинов: это важно знать

Рентгеновское изображение остатков взрыва сверхновой, обнаруженное орбитальной обсерваторией

Взрыв белого карлика — что произошло со звездой

Причиной взрыва звезды стали термоядерные реакции с гигантским энерговыделением. В результате этих реакций и радиоактивного распада более половины массы вещества звезды превратилось в железо.

Ударная волна, образовавшаяся в результате взрыва, «сгребла» весь горячий газ перед собой и образовала гало галактики, общая масса которого составляет около 100 масс Солнца. Именно это излучение и удалось зафиксировать рентгеновскому телескопу eROSITA. Как сообщают астрофизики, это излучение характерное для равновесной астрофизической плазмы, которая имеет температуру порядка 1–2 миллионов градусов.

Благодаря обсерватории «Спектр-РГ» ученые рассчитывают в ближайшее время найти еще больше объектов

Согласно основным характеристикам спектра обнаруженного объекта, газ, “подхваченный” ударной волной, не сильно изменился по сравнению с окружающим его невозмущенным газом. Это весьма необычно, так как прохождение ударной волны, нагрев до запредельных температур и повышение плотности в несколько раз должно было поменять соотношение ионов. В результате ученым предоставилась возможность наблюдать “перегретую” плазму, которая “помнит” первоначальное соотношение между разными ионами.

Чтобы не пропустить другие открытия российский астрофизиков, подпишитесь на наш Telegram-канал

Астрофизики рассчитывают также найти в ближайшее время при помощи обсерватории «Спектр-РГ» и другие остатки сверхновых, которых еще нет на рентгеновских картах неба. Напоследок отмечу, что следующий взрыв сверхновой, вполне возможно, нам удастся наблюдать с Земли невооруженным глазом. Ученые ожидают, что вот-вот взорвется звезда Бетельгейзе.

Гибель солнц: астрономы увидели уничтожение звезд черными дырами

Астрономы из нескольких стран сообщили о наблюдениях редчайших космических катастроф: поглощения звезд сверхмассивными черными дырами. В отдельно взятой галактике подобное случается раз в десятки или сотни тысячелетий. Российско-германская орбитальная обсерватория «Спектр-РГ», планомерно обследующая все небо, обнаружила 13 таких событий. Научная статья с результатами исследования направлена в журнал Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, пока же она доступна в виде препринта.

Кипящие небеса

Когда-то небо казалось людям вечным и неизменным. Гармоничный, раз и навсегда установленный ход светил мудрецы противопоставляли переменчивой земной жизни с ее хаосом и страданиями.

Теперь мы знаем, что небеса полны разрушения. Взрывы сверхновых, вспышки ядер галактик, столкновения нейтронных звезд — вот далеко не полный список катаклизмов, стирающих звезды и планеты в пыль. Все эти катастрофы астрономы суховато именуют переходными процессами, поскольку длятся они недолго: несколько секунд, недель или месяцев — в равной степени мгновение по астрономическим меркам.

В 1970-х годах теоретики предсказали новый и крайне редкий вид космических катаклизмов: поглощение звезд сверхмассивными черными дырами. Наблюдатели сообщили о первом таком событии лишь в 1999 году. С тех пор астрономы зафиксировали всего несколько десятков подобных катастроф.

Читайте так же:
Как снимали фильм «Чародеи»

Спагетти из звезд

В центре каждой крупной галактики есть сверхмассивная черная дыра массой в миллионы или даже миллиарды солнц. Некоторые из таких гигантов окружены плотным облаком падающего на них газа и пыли. Гравитация закручивает эту материю в так называемый аккреционный диск, вращающийся вокруг черной дыры с огромной скоростью. Потоки вещества сталкиваются друг с другом и разогреваются трением, порой — до сотен миллионов градусов. Раскаленное вещество ярко светится. Такое украшение может превратить черную дыру, темную и невидимую саму по себе, в мощнейший источник излучения.

Но подобное все-таки редкость. Подавляющее большинство угнездившихся в ядрах галактик черных дыр питаются гораздо скромнее и почти не светятся (во всяком случае, их свечение незаметно на межгалактических расстояниях). Тому может быть несколько причин. Во-первых, черная дыра может иметь сравнительно небольшую по меркам таких объектов массу (например, наша собственная Стрелец А (SgrA*) весит «всего» 4 млн солнц) и, следовательно, силу гравитации. Во-вторых, запасы доступного к поеданию вещества рано или поздно истощаются.

Ученым известны примеры черных дыр, которые поглотили почти всю материю, до которой смогли дотянуться, и «уснули».

Однако даже сидящая на голодном пайке хищница может ненадолго устроить себе пир, если к ней неосторожно приблизится звезда. Незадачливому светилу достаточно подойти к черной дыре на расстояние, сравнимое с дистанцией от Земли до Солнца, и быть беде. Сверхмассивный монстр буквально вытянет звезду в нить, а потом разорвет на части.

Почему это происходит? Еще в школе учат, что сила тяготения зависит от расстояния. Ближайшее к черной дыре полушарие светила притягивается к ней сильнее, чем противоположное. Под действием этой силы звезда растягивается, становясь похожей уже не на шар, а сначала на каплю, потом — на спагетти. Астрономы так и называют этот процесс спагеттификацией. «Макаронина» продолжает вытягиваться навстречу черной дыре, превращаясь во все более тонкую нить, и в конце концов разрывается на части. Эта катастрофа называется событием приливного разрушения (tidal disruption event, или TDE).

Подобные катаклизмы сопровождаются вспышкой, которую можно заметить в оптические, ультрафиолетовые и рентгеновские телескопы. Иногда это свечение продолжается несколько месяцев. Эксперты до сих пор спорят о его природе. Возможно, вещество погибшей звезды образует вокруг нее временный аккреционный диск с температурой в миллионы градусов (в тысячи раз горячее поверхности звезды). А быть может, остатки светила раскаляются до сильного свечения уже в процессе его уничтожения, а не по мере падения на черную дыру.

Как бы то ни было, эти катастрофы весьма занимают астрофизиков. Во-первых, они интересны сами по себе. Во-вторых, их наблюдение — один из очень немногих способов исследовать «спящие» черные дыры, как сверхмассивные (от миллионов до десятков миллиардов солнц), так и средней массы (от тысяч до сотен тысяч солнц).

И теперь «Спектр-РГ» подарил астрономам сразу 13 новых TDE. И, скорее всего, это только начало.

Рентгеновское зрение

«Спектр-РГ» — это совместный проект России и Германии. Нашей стане принадлежит сам космический аппарат, а также один из двух установленных на нем рентгеновских телескопов (ART-XC), а Германии — второй бортовой телескоп (eROSITA). Оба инструмента отличаются высокой чувствительностью и разрешением (способностью различать тонкие детали). Телескопы «Спектра-РГ» не имеют аналогов среди рентгеновских инструментов, когда-либо выполнявших обзор всего неба.

Читайте так же:
Почему подросток не слушается родителей?

Естественно, ученых интересуют любые источники рентгеновских лучей, которые только могут попасть в поле зрения зонда, от скоплений галактик до нейтронных звезд. Астрономы не преминут изучить и разного рода вспышки и взрывы, в том числе и TDE.

За четыре года каждый из двух телескопов должен обозреть небесную сферу восемь раз. Это очень облегчает поиск сравнительно кратких вспышек: достаточно обратить внимание на яркие объекты, которые вдруг появились в одном из череды обзоров, а потом так же внезапно пропали.

Аппарат был запущен 13 июля 2019-го, а сканирование неба началось 12 декабря того же года. В недавней научной статье представлены 13 TDE, найденных телескопом eROSITA во время второго полугодового обзора, закончившегося 14 декабря 2020 года, а к сегодняшнему дню завершен уже третий.

Авторы отобрали TDE среди других вспышек, ориентируясь на характерные свойства излучения, порожденного такими катаклизмами. Наблюдения этих же событий в оптические телескопы подтвердили, что речь идет именно о разрушении звезд черными дырами, а не о вспышках иной природы.

Все зафиксированные события случились в радиусе 7 млрд световых лет от Земли. В таком объеме пространства находится солидное количество галактик. Специалисты рассчитали: если за полгода все эти черные дыры поглотили только 13 звезд, значит, в каждой галактике подобное происходит примерно раз в сто тысяч лет.

Интересно, что это примерно в десять раз реже, чем получалось по предыдущим оценкам. Однако, последние были основаны на наблюдениях в оптические, а не рентгеновские телескопы. Возможно, говорят исследователи, рентгеновское излучение от TDE наблюдается гораздо реже, чем видимый свет. Но так или иначе, разрушения звезд черными дырами остаются редкими птицами на космических просторах.

Впрочем, авторы полагают, что пока они зафиксировали лишь самые мощные и близкие из таких событий. Астрономы надеются снизить порог обнаружения TDE вдвое, когда eRosita подкопит данных. И тогда, прогнозируют исследователи, многолетние наблюдения «Спектра-РГ» позволят обнаружить до 700 таких событий — примерно в 15 раз больше, чем сейчас известно всей мировой астрономии.

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора

Лунные деревья, дети астронавтов и редис на SpaceX: 10 фотографий о том, как люди побывали в космосе

Лунные деревья, дети астронавтов и редис на SpaceX: 10 фотографий о том, как люди побывали в космосе

«Роскосмос» сообщил об обнаружении необычной структуры ниже Млечного Пути

Фото: Daniel Lopez / IAC / AP

Немецкий телескоп eROSITA, находящийся на борту российского космического аппарата-обсерватории «Спектр-РГ», нашел неизвестные до этого огромные пузыри горячего газа ниже плоскости Млечного Пути. Об этом говорится в сообщении, опубликованном на сайте «Роскосмоса».

«На первой карте обзора всего неба, созданной рентгеновским телескопом eROSITA, одним из двух инструментов на борту российской орбитальной обсерватории «Спектр-РГ», астрономы обнаружили удивительную новую деталь: огромную округлую структуру ниже плоскости Млечного Пути, занимающую существенную часть Южного неба», — сообщили на сайте госкорпорации ученые Института космических исследований РАН (ИКИ).

Читайте так же:
Как демонтируют мост

Подобная структура на Северном небе давно известна астрономам и получила название Северный Полярный Шпур. Долгое время считалось, что Шпур появился после взрыва близкой к Солнцу сверхновой десятки или сотни тысяч лет назад. Теперь вместе северная и обнаруженная телескопом южная, очень похожая по форме структура, напоминают «ореол в форме песочных часов, достаточно симметричный относительно центра Галактики», отметили в ИКИ.

Меняющие свою яркость пузыри, которые обнаружил телескоп, — это отражение возмущений в этой оболочке горячего газа. «Они были вызваны выбросом вещества вследствие активности сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики либо гигантской вспышкой звездообразования в газе центральной части Галактики», — предполагают ученые.

Венера

Энергия, которая понадобилась для образования этих пузырей, равна мощности 100 тыс. сверхновых звезд, а размеры обеих структур сравнимы с размерами всей галактики Млечный Путь.

Научный сотрудник Астрономического института им. Штернберга Владимир Сурдин в разговоре с РБК назвал результат работы обсерватории «Спектр-РГ»«прекрасным результатом». «Дело в том, что все небо осмотреть в рентгеновском диапазоне очень сложно, уже давно не было таких космических телескопов, чтобы это сделать. И вот, пожалуйста, глобальное открытие. Обнаружилось, что та структура, которая в радиодиапазоне хорошо видна и давно известна как Северный Полярный Шпур, имеет продолжение в южной части неба. То есть одна часть возвышается над плоскостью галактики в одном направлении, а вторая, которая открылась сейчас, в диаметрально противоположном. Значит они связаны друг с другом. Если будет доказано, что эта структура находится не рядом с Солнечной системой и поэтому выглядит такой огромной, а в районе центра нашей галактики, то это будет очень важным открытием в области исследования нашей галактики. Оно расскажет нам о том, как ведет себя сверхмассивная черная дыра, за которую несколько месяцев назад астрофизики получили Нобелевскую премию», — объяснил он значимость открытия.

По его словам, эти следы сверхгорячего газа, которые называют «пузырями», говорят о том, что несколько десятков тысяч лет назад черная дыра в центре галактики «была не совсем такая тихая» и выкидывала в космос огромные потоки энергии, которые так разогрели газ в южной и северной части галактики, что он до сих пор не может остыть. «Это предупреждает нас о том, что черная дыра не всегда бывает такой спокойной и от нее можно ждать всяких эксцессов», — заметил он.

В конце октября стало известно о другом открытии в космосе. Тогда телескоп NASA обнаружил молекулы воды в одном из крупнейших кратеров, расположенных на освещенной Солнцем стороне Луны. Концентрация ее там крайне мала: в 100 раз меньше, чем в пустыне Сахара

Открытие было сделано в Стратосферной обсерватории ИК-астрономии (SOFIA). Это совместный проект NASA и Германии. Обсерватория работает на самолете Boeing 737, который поднимает телескоп на высоту 13 тыс. м от Земли.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию