Сможет ли сверхмассивная черная дыра поглотить квазар
Во Вселенной можно найти весьма странные объекты и явления. Квазары заслуживают внимания, так как считаются одними из ярчайших объектов в видимом космическом пространстве. Ранее мы затрагивали эту тему в статье «Квазар – объект или явление?», но сегодня попытаемся ответить на необычный вопрос.
Итак, сможет ли сверхмассивная черная дыра поглотить квазар? Если вы немного разбираетесь в теме, то скорее всего подумаете, что вопрос звучит абсурдно или нелепо. Давайте рассуждать. Исследователи считают, что в центре каждой крупной галактики скрывается сверхмассивная черная дыра (10 5 -10 10 солнечных масс).
Вы уже множество раз могли слышать о жутких проделках черных дыр, их притягательности и аппетитах. В конце концов, даже свет не способен вырваться, если перешагнул за черту горизонта событий. Черные дыры бывают активными и спящими. По сути, их отличие состоит лишь в том, что у первых рядом присутствует достаточное количество материала для питания.
Когда сверхмассивная черная дыра в галактическом центре впитывают окружающую материю, то вокруг нее формируется аккреционный диск. Заряженные частицы в этом диске вращаются, ускоряются и высвобождают мощные лучи света. Добавим сюда еще сильное магнитное поле от сверхмассивной черной дыры и получим еще больший уровень яркости (самый яркий известный квазар превосходит солнечную яркость в 600 трлн. раз).
По сути, именно это излучение вращающегося материала на аккреционном диске у активной сверхмассивной черной дыры называют квазаром (квазизвездный радиоисточник). То есть, это не объект рядом со сверхмассивной черной дырой, а как бы последствия ее прожорливости.
Квазар на удаленности в 12.5 миллиардов световых лет сияет возле молодой галактики (12 миллиардов световых лет). Приборы ALMA уловили ионизированный углерод (зеленый) и диск с формированием звезд (синий)
Теперь вы могли понять, почему вопрос звучит немного странно. Квазары возникают по причине активного поглощения сверхмассивной черной дырой материала вокруг. Так что ответ на поставленный вопрос будет отрицательным.
Однако можно сказать, что сверхмассивная черная дыра способна заглушить яркость своего квазара, если у нее закончится «пища». Эту ситуацию наблюдали исследователи с помощью Слоановского цифрового небесного обзора. За квазаром SDSS J1011 + 5442 следили около 12 лет, отмечая изменения в уровне его светимости. За последний десяток лет ученые отметили 50-кратное падение яркости. Полагают, что все дело именно в том, что сверхмассивная черная дыра перестала получать материал для поглощения.
Источник
Астрономы обнаружили аномально массивную черную дыру в ранней Вселенной
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld
Астрономы обнаружили второй по удаленности от Солнца квазар J1007+2115, который существовал во времена, когда возраст Вселенной составлял 700 миллионов лет. Квазар содержит аномально массивную черную дыру с массой 1,5 миллиарда масс Солнца, факт существования которой требует пересмотра существующих теорий формирования и роста сверхмассивных черных дыр. Препринт работы опубликован на портале arXiv.org.
Одной из важных проблем современной астрофизики считается объяснение природы сверхмассивных черных дыр, которые найдены в центральных областях многих галактик. Общепринятой теории формирования таких объектов пока нет, предполагается, что они могут быть результатом интенсивной аккреции вещества на черную дыру звездной массы или коллапса плотного звездного скопления или сверхмассивной звезды. Чтобы понять, что из себя представляли «зародыши» черных дыр в ранней Вселенной, и оценить скорость их роста, астрономы ищут очень далекие квазары, представляющие собой ядра активных галактик.
Группа астрономов во главе с Джиньи Янг (Jinyi Yang) из обсерватории Стюарда Аризонского университета сообщает об обнаружении второго по удаленности от Солнца квазара J1007+2115, получившего название Pōniuāʻena. В переводе с гавайского это означает «невиданный вращающийся источник творения, окруженный сиянием». Это открытие является результатом многолетних наблюдений по программе поиска далеких квазаров, в которой задействованы телескопы обсерваторий «Джемини», Кека, Межамериканской обсерватории Серро-Тололо, Магеллановы телескопы и система радиотелескопов ALMA, а также используются архивные данные наземных обзоров DECaLS, UHS, Pan-STARRS1 и космического телескопа WISE.
Анализ данных наблюдений показал, что значение красного смещения для J1007+2115, равное 7,515, соответствует возрасту Вселенной в 700 миллионов лет, что означает, что квазар существовал в эпоху Реионизации, когда образовывались первые галактики и звезды. Масса центральной черной дыры, оцененная по данным спектроскопических наблюдений, составляет (1,5±0,2)×10 9 масс Солнца. Она в два раза массивнее сверхмассивной черной дыры, найденной в самом далеком известном на сегодня квазаре J1342+0928.
Такая черная дыра плохо вписывается в существующие теории, так как требует аномально массивного «зародыша» с массой в десять тысяч масс Солнца, который должен был образоваться через сто миллионов лет после Большого взрыва. Подобный сценарий требует либо образование «зародыша» в результате прямого коллапса массивного объекта, либо очень быстрой скорости роста черной дыры за счет аккреции вещества. Таким образом, это открытие позволяет получить самое сильное ограничение на модели ранних этапов роста сверхмассивных черных дыр, которые нуждаются в пересмотре.
Ранее астрономы смогли определить квазар с самой большой светимостью из известных, который существовал во времена, когда возраст Вселенной составлял чуть больше миллиарда лет.
Источник
Квазары и чёрные дыры
Чёрные дыры и квазары – это два довольно удивительных и мало изученных объекта в нашей Вселенной, которые довольно подробно изучаются в современной науке. Кроме всего прочего, выяснилось, что квазары и чёрные дыры имеют весьма прочную связь.
Естественно, вы никак не сможете увидеть чёрную дыру в обычный телескоп. Но бьюсь об заклад что как только ваши друзья узнают, что вы занимаетесь астрономией, они тотчас же станут вам задавать вопросы о чёрных дырах.
Проникнуть в чёрную дыру можно, а вот вылететь из неё – абсолютно невозможно, как бы вы сильно этого не хотели. У вас не будет времени даже для того чтобы что-нибудь крикнуть. Поскольку огромное давление вмиг раздавит вас.
Чёрная дыра – это объект во Вселенной, обладающий настолько колоссальной гравитацией, что из неё не могут выбраться даже лучи света; как раз поэтому мы и не можем увидеть чёрные дыры.
На этом изображении чёрная дыра MAXI J1820 + 070 поглощает материал соседней звезды и формирует аккреционный диск. Авторы и права: Aurore Simonnet / NASA’s Goddard Space Flight Center.
Любое тело, попавшее в чёрную дыру, должно будет выработать энергии больше, чем оно производило когда-либо, чтобы выбраться из этой дыры. Официальное название данной “энергии” – скорость убегания (escape velocity).
Проектировщики ракет под термином “скорость убегания” подразумевают скорость, с которой должна лететь ракета или любой другой объект, для того чтобы преодолеть притяжение Земли и выйти в космическое пространство. Подобным образом этот термин применяется для любого тела во Вселенной (т.е. как скорость необходимая для преодоления притяжения какого-либо космического тела).
На Земле скорость убегания (или, правильнее, вторая космическая скорость) равняется 11 км/с. Для тел с более слабой гравитацией необходима меньшая скорость (допустим, на Марсе она составляет около 5 км/с), а для планет с более сильной гравитацией – большая (например, на Юпитере она равняется 61 км/с).
Но лидером Вселенной по скорости убегания является, и всегда будет таковой, чёрная дыра. Её гравитация настолько огромна, что для её преодоления необходима скорость убегания, свыше скорости света (т.е. больше 300 000 км/с). Именно поэтому никакой объект в мире не сможет вырваться из чёрной дыры, даже свет.
Источник
Необычная галактика «борется» с черной дырой и создает по 100 звезд в год. Что мы знаем о ней?
Долгое время считалось, что черные дыры поглощают огромное количество окружающей материи, что приводит к смерти галактик. При этом процессе формируется высокоэнергетический объект, называемый квазаром, который останавливает рождение звезд. Однако исследователи обнаружили галактику, которая выживает в огромной мощности квазара, продолжая формировать новые звезды. Как так бывает?
Речь идет о системе, в которой внутри галактики находится квазар, похожий на звезду радиоисточник с черной дырой в центре. Обычно в такой системе квазар поглощает всю энергию и не дает галактике производить новые звезды, однако не в этом случае.
Квазары представляют собой активные ядра галактик на начальном этапе развития, в которых сверхмассивная черная дыра поглощает окружающее вещество, формируя аккреционный диск. Он и является источником излучения, исключительно мощного (иногда в десятки и сотни раз превышающего суммарную мощность всех звезд таких галактик, как наша) и имеющего, помимо космологического, гравитационное красное смещение.
Как работает система «галактика + квазар»?
Вокруг квазаров вращаются зарождающиеся галактики, а в их центре находятся сверхмассивные черные дыры.
Любой объект, попадающий под притяжение черной дыры, начинает ускоряться и становится горячее и ярче. Вся материя вокруг черной дыры раскаляется до предела. Все это сопровождается свечением и выбросом энергии частиц тех объектов, которые она поглощает.
Квазар не существует без черной дыры, он питается энергией, которую ему поставляют гравитационные силы дыры. Когда она поглотит все, что сможет, и вокруг почти ничего не останется, квазар умрет. Обычно он светится несколько миллионов лет, потом остается только черная дыра.
Активные галактики и квазары производят гораздо больше энергии, чем нормальные галактики — именно поэтому мы и можем видеть их на таких огромных расстояниях. В обычных галактиках почти весь свет испускают нормальные звезды. В высокоэнергетических общее количество испускаемой энергии намного превышает продукцию звезд. Очень подробные карты, составленные радиоастрономами, показывают, что подавляющая часть избыточной энергии исходит из центральных областей.
Сейчас многие уверены в том, что ядра энергетически активных галактик служат прибежищем гигантских черных дыр. Вероятно, их массы заключены в пределах от нескольких тысяч до нескольких миллиардов масс Солнца. Космический телескоп «Хаббл» зарегистрировал водовороты вещества, вращающиеся вокруг черных дыр. Если черная дыра однажды образовалась, она все время увеличивается за счет втягивания вещества из окружающих областей. В гигантских галактиках типа М87 центральная черная дыра может пожирать за день массу, эквивалентную нескольким звездам.
Черная дыра и окружающий ее диск постоянно заправляются все новыми порциями материи. Центральные области галактик густо заполнены звездами. Очень плотные звездные скопления могут пополнять запасы горючего. Это может быть газ, сорвавшийся с поверхности нормальных звезд в ходе их эволюции, либо это могут быть обломки от очень большого числа взрывов сверхновых. По мере того как черная дыра увеличивается, нарастающая сила ее гравитационного поля позволяет ей легче захватывать звезды и разрывать их в клочья.
Подобная система есть в нашей вселенной?
Наша галактика вращается вокруг сверхмассивной черной дыры. Ее имя — Sgr A*. Когда-то она питала квазар, но он погас на стадии зарождения Млечного пути.
Квазар возникает лишь однажды, потом черная дыра существует уже без него. Если бы квазар все еще существовал в центре нашей галактики, то жизнь не смогла бы тут зародиться из-за постоянных выбросов энергии. Но квазар может зародиться вновь, если при столкновении Млечного пути и Андромеды через 4 млрд лет центры галактик сольются.
Как вышло, что одна галактика может «бороться» с квазаром и его черной дырой?
Астрономы обнаружили далекую галактику, которая сумела продолжить образование новых звезд, несмотря на присутствие разрушительного «холодного квазара», бушующего в ее ядре. Открытие было сделано с помощью телескопа SOFIA, который был установлен на борту специально модифицированного самолета Boeing 747SP: он летел высоко над облаками и мог наблюдать инфракрасный свет, излучаемый далекой галактикой.
Для образования новых звезд должно быть много пыли и холодного газа, это все можно найти в огромных облаках в межзвездном пространстве. Со временем гравитационное притяжение и другие катализаторы заставляют материалы, из которых состоят эти облака, группироваться вместе и в конечном итоге объединяться в полностью сформированные звезды и солнечные системы. Однако сверхмассивные черные дыры могут нарушить этот процесс и даже полностью его остановить.
Когда материал попадает в черную дыру и оседает в аккреционном диске, он начинает вращаться быстрее и невероятно ярко светиться, выделяя огромное количество энергии в виде электромагнитного излучения. Когда это происходит в больших масштабах, сверхмассивная черная дыра превращается в квазар. На этом этапе своего существования квазар будет излучать огромное количество энергии обратно в галактику, а энергия, в свою очередь, будет вытеснять большую часть оставшегося в нем холодного звездообразующего материала. Обычно из-за этогоона перестает производить новые звезды.
Однако новое исследование показало, что галактика CQ 4479, расположенная примерно в 5,25 млрд световых лет от Земли, смогла выдержать такое разрушающее влияние.
Авторы нового исследования использовали данные, собранные телескопом Стратосферной обсерватории (SOFIA). Установленный на Boeing 747SP телескоп в 2,7 м мог наблюдать за далекой галактикой, избегая при этом 99% атмосферы Земли, которая блокирует инфракрасное излучение.
Отмечается, что найденная галактика способна рождать около 100 звезд размером с Солнце за год. Это открытие может объяснить, как появились массивные галактики, а также заставит ученых переосмыслить все теории их эволюции.
Это показывает нам, что рост активных черных дыр не всегда прекращает рождение звезд. Это идет вразрез с сегодняшними научными знаниями о таких системах.
Эллисон Киркпатрик, доцент Канзасского университета в Лоуренсе
Что в итоге?
Необходимы дальнейшие исследования, которые помогут узнать, проходят ли другие галактики подобную стадию, во время которой растет и черная дыра, и звезда. Исследования, запланированные на 2021 год, позволят выявить, как на квазары влияют их родительские галактики.
Источник