|
Астрономы оспаривают 50-летний закон о квазарах
|
|
|
|
Международная группа астрономов обнаружила убедительные доказательства того, что структура вещества, окружающего сверхмассивные черные дыры, менялась с течением космического времени. Если это правда, то исследование, проведенное Национальной обсерваторией Афин и опубликованное в ежемесячных сообщениях Королевского астрономического общества, бросит вызов фундаментальному закону, который существует уже почти пять десятилетий.
|
|
Как квазары генерируют интенсивный свет
|
|
|
|
Квазары, впервые обнаруженные в 1960—х годах, являются одними из самых ярких объектов во Вселенной. Они питаются от сверхмассивных черных дыр, поскольку материя, притягиваемая сильной гравитацией, закручивается по спирали внутрь, образуя вращающуюся дискообразную структуру, которая в конечном итоге погружается в черную дыру.
|
|
|
|
Этот диск чрезвычайно горячий из-за трения между частицами материи, когда они вращаются вокруг черной дыры. Она излучает в 100-1000 раз больше света, чем целая галактика, содержащая 100 миллиардов звезд, создавая свечение, которое затмевает галактику-хозяина и все, что в ней находится. Это огромное количество ультрафиолетового света можно наблюдать в телескопы, что позволяет астрономам находить квазары на краю Вселенной.
|
|
|
|
Считается, что ультрафиолетовое излучение диска также является источником гораздо более энергичного рентгеновского излучения, испускаемого квазарами: ультрафиолетовые лучи, проходя через космическое пространство, перехватывают облака высокоэнергетических частиц в непосредственной близости от черной дыры, структуры, также известной как "корона".
|
|
|
|
|
|
|
Отражаясь от этих энергичных частиц, ультрафиолетовые лучи становятся более энергичными и генерируют интенсивное рентгеновское излучение, которое также могут обнаружить наши детекторы.
|
|
Изменяющаяся взаимосвязь между излучениями
|
|
|
|
Из-за их общей истории рентгеновское и ультрафиолетовое излучение квазаров тесно связаны — более яркий ультрафиолетовый свет обычно означает более высокую интенсивность рентгеновского излучения. Эта корреляция, обнаруженная почти 50 лет назад, дает фундаментальное представление о геометрии и физических условиях вещества вблизи сверхмассивных черных дыр и на протяжении десятилетий была предметом интенсивных исследований.
|
|
|
|
Последнее исследование добавляет новый поворот к предыдущим исследованиям, ставя под сомнение универсальность корреляции — фундаментального предположения, которое подразумевает, что структура вещества вокруг черных дыр одинакова во всей Вселенной.
|
|
|
|
Это показывает, что когда Вселенная была моложе — примерно вдвое моложе своего нынешнего возраста — корреляция между рентгеновским и ультрафиолетовым излучением квазаров значительно отличалась от той, что наблюдалась в соседней Вселенной. Это открытие предполагает, что физические процессы, связывающие аккреционный диск и корону вокруг сверхмассивных черных дыр, возможно, изменились за последние 6,5 миллиардов лет космической истории.
|
|
|
|
"Подтверждение неуниверсальной связи рентгеновского и ультрафиолетового излучения с космическим временем является весьма неожиданным и бросает вызов нашему пониманию того, как растут и излучают сверхмассивные черные дыры", - сказал доктор Антонис Георгакакис, один из авторов исследования.
|
|
|
|
"Мы проверили результат, используя различные подходы, но, похоже, он остается неизменным".
|
|
|
|
Значение для космических измерений
|
|
|
|
Исследование объединяет новые рентгеновские наблюдения с рентгеновского телескопа eROSITA и архивные данные рентгеновской обсерватории XMM-Newton Европейского космического агентства, чтобы изучить взаимосвязь между интенсивностью рентгеновского и ультрафиолетового излучения беспрецедентно большой выборки квазаров. Широкий и равномерный охват рентгеновскими лучами нового аппарата eROSITA оказался решающим, позволив команде изучать популяции квазаров в невиданных ранее масштабах.
|
|
|
|
Универсальность соотношения ультрафиолетового и рентгеновского излучения лежит в основе определенных методов, которые используют квазары в качестве "стандартных свечей" для измерения геометрии Вселенной и, в конечном счете, для изучения природы темной материи и темной энергии. Этот новый результат подчеркивает необходимость осторожности, демонстрируя, что предположение о неизменности структуры черной дыры в течение космического времени должно быть тщательно пересмотрено.
|
|
|
|
Будущие исследования и вопросы, на которые нет ответов.
|
|
|
|
"Ключевым достижением здесь является методологический подход", - сказала Мария Чира, научный сотрудник Национальной обсерватории Афин, которая является ведущим автором статьи. "Исследование eROSITA обширное, но относительно поверхностное — многие квазары регистрируются всего несколькими рентгеновскими фотонами. Объединив эти данные в надежную байесовскую статистическую систему, мы смогли бы выявить едва заметные тенденции, которые в противном случае остались бы скрытыми".
|
|
|
|
Полный набор снимков всего неба eROSITA вскоре позволит астрономам исследовать еще более слабые и удаленные квазары. Будущие анализы с использованием этих данных — вместе с рентгеновскими и многоволновыми исследованиями следующего поколения - помогут определить, отражает ли наблюдаемая эволюция подлинные физические изменения или просто эффекты отбора.
|
|
|
|
Такие исследования позволят по-новому взглянуть на то, как сверхмассивные черные дыры питают самые яркие объекты во Вселенной и как менялось их поведение с течением космического времени.
|
|
|
|
Источник
|
