|
Заметили неожиданно сильную струю черной дыры
|
|
|
|
Согласно новому исследованию, проведенному рентгеновской обсерваторией НАСА "Чандра", черная дыра выбросила удивительно мощную струю в далекой Вселенной. Эта струя появилась в космосе достаточно рано, чтобы ее освещало оставшееся от самого Большого взрыва свечение.
|
|
|
|
Астрономы использовали телескоп "Чандра" и очень большой телескоп имени Карла Г. Янского (VLA) для изучения этой черной дыры и ее струи в период, который они называют "космическим полуднем", который произошел примерно через 3 миллиарда лет после возникновения Вселенной. В это время большинство галактик и сверхмассивных черных дыр росли быстрее, чем когда-либо в истории Вселенной.
|
|
|
|
На рисунке выше изображен материал в диске, который падает на сверхмассивную черную дыру. Как обнаружила Чандра в своем новом исследовании, струя вырывается из черной дыры в правом верхнем углу.
|
|
|
|
Черная дыра находится на расстоянии 11,6 миллиарда световых лет от Земли, когда космический микроволновый фон (CMB), оставшийся после Большого взрыва, был намного плотнее, чем сейчас. Когда электроны в струях вылетают из черной дыры, они движутся сквозь море реликтового излучения и сталкиваются с микроволновыми фотонами. Эти столкновения повышают энергию фотонов в рентгеновском диапазоне (фиолетовом и белом), позволяя "Чандре" обнаруживать их даже на таком большом расстоянии, что показано на вставке.
|
|
|
|
|
|
|
Исследователи, по сути, идентифицировали, а затем подтвердили существование двух разных черных дыр со струями длиной более 300 000 световых лет. Две черные дыры находятся на расстоянии 11,6 миллиарда и 11,7 миллиарда световых лет от Земли соответственно.
|
|
|
|
Частицы в одной струе движутся со скоростью от 95% до 99% скорости света (называемой J1405+0415), а в другой - от 92% до 98% скорости света (J1610+1811). Струя из J1610+1811 необычайно мощная, она несет примерно вдвое меньше энергии, чем интенсивный свет от горячего газа, вращающегося вокруг черной дыры.
|
|
|
|
Команда смогла обнаружить эти струи, несмотря на их большие расстояния и небольшое удаление от ярких, растущих сверхмассивных черных дыр, известных как "квазары", благодаря острому рентгеновскому зрению "Чандры", а также потому, что реликтовое излучение тогда было намного плотнее, чем сейчас, что усиливало энергетический эффект, описанный выше.
|
|
|
|
Специальная теория относительности Эйнштейна (Einstein's special relativity) утверждает, что, когда струи квазара приближаются к скорости света, они становятся ярче. Струи, направленные в сторону Земли, выглядят намного ярче, чем струи, направленные в противоположную сторону. Одна и та же яркость, наблюдаемая астрономами, может быть обусловлена совершенно разными сочетаниями скорости и угла обзора. Реактивный самолет, летящий с околосветовой скоростью, но направленный в сторону от нас, может казаться таким же ярким, как и более медленный реактивный самолет, направленный прямо на Землю.
|
|
|
|
Исследователи разработали новый статистический метод, который, наконец, позволил решить проблему разделения влияния скорости и угла обзора. Их подход основан на фундаментальном факторе: астрономы с большей вероятностью обнаружат струи, направленные в сторону Земли, просто потому, что из-за релятивистских эффектов они кажутся наиболее яркими. Они учли это смещение, используя модифицированное распределение вероятностей, которое объясняет, как при съемках обнаруживаются струи, ориентированные под разными углами.
|
|
|
|
Их метод основан на том, что сначала используется физика того, как частицы струи рассеивают реликтовое излучение, чтобы определить взаимосвязь между скоростью струи и углом обзора. Затем, вместо того чтобы предполагать, что все углы равновероятны, они применяют эффект релятивистского отбора: струи, направленные на нас (под меньшими углами), чрезмерно представлены в наших каталогах. Проведя 10 000 симуляций, которые сопоставили это смещенное распределение с их физической моделью, они смогли, наконец, определить наиболее вероятные углы обзора: около 9 градусов для J1405+0415 и 11 градусов для J1610+1811.
|
|
|
|
Источник
|
