Галактика NGC 4151 в созвездии Гончие Псы известна также как «Око Саурона». Это одна из самых ярких активных галактик.
Большая работа потребовалась, чтобы обнаружить долгожданное «рентгеновское эхо», которое может стать удобным инструментом изучения сверхмассивных черных дыр.
Считается, что у большинства крупных галактик центр занимает
сверхмассивная черная дыра массой в миллионы (а то и в миллиарды) раз больше Солнца. Огромные количества материи засасываются в их недра, разгоняясь и раскаляясь, из-за чего центры таких галактик очень ярко излучают во всех диапазонах. Исследования активных центров галактик позволяют лучше понять не только их рождение и эволюцию, и вообще узнать, что происходит в окрестностях этих колоссальных дыр.
«Наш анализ открывает новую возможность изучения черных дыр, он подтверждает давно озвученные гипотезы о происходящем в активных центрах галактик и дает ожидаемую картину при наблюдениях космическими рентгеновскими телескопами», - говорит Абдерахмен Зохби (Abderahmen Zoghbi), один из авторов работы.
Надо сказать, что при исследованиях активных центров галактик в рентгеновском диапазоне одной из важнейших деталей является «широкая полоса железа», которая считается ключевым признаком наличия в них быстро вращающихся сверхмассивных черных дыр. Вещество, падающее в такую черную дыру, вовлекается во вращение и формирует раскаленный аккреционный диск. Некий (пока неясный) источник рентгеновского излучения в непосредственной окрестности дыры «подсвечивает» этот диск изнутри, возбуждая присутствующие в нем атомы железа, которые начинают испускать фотоны с энергией 6-7 Кэ*В. Скорость движения частиц во внутренних слоях аккреционного диска так велика, что на ширину их спектра сильное влияние оказывают эффекты Теории относительности.
В связи с этим можно предположить, что характерная широкая полоса железа будет обнаруживаться в спектре активного центра галактики некоторое время спустя после вспышки соответствующего рентгеновского источника – время, необходимое излучению на то, чтобы достичь аккреционного диска и возбудить его атомы. И если источник светится то ярче, то слабее, то и «рентгеновское эхо» в аккреционном диске будет мерцать. К сожалению, возможностей существующих орбитальных рентгеновских телескопов – европейского
XMM-Newton и американского
Chandra – недостаточно для того, чтобы зафиксировать это «мерцание».
Однако Абдерахмен Зохби с коллегами решили, что если выбрать подходящий объект наблюдений и собрать большой массив данных, то анализ позволит выявить «рентгеновское эхо». Таким объектом стал активный центр галактики
NGC 4151, расположенной в 45 световых годах от нас – знаменитого «Ока Саурона». В рентгеновском диапазоне это один из самых ярких галактических центров, известных нам. Расчеты показывают, что находящаяся в нем сверхмассивная черная дыра должна иметь массу порядка 50 млн солнечных и внушительных размеров аккреционный диск, способный создавать длительное и сильное «рентгеновское эхо».
Сравниваются размеры активного центра NGC 4151 и орбиты планет Солнечной системы (размеры самих планет показаны не в масштабе). Таинственный рентгеновский источник показан ярким голубым цветом. Начиная с 2000 г. зонд XMM-Newton провел интенсивные наблюдения этого объекта, набрав внушительный объем данных. Именно они были использованы авторами работы, которые, проанализировав спектр центра NGC 4151, сумели выявить в нем ясные черты «рентгеновского эха». Амплитуда его колебалась с задержкой чуть более 30 минут после исходной вспышки – для фотонов, движущихся со световой скоростью, это дает расстояние более 600 млн км, которое разделяет сам рентгеновский источник и аккреционный диск, отзывающийся эхом на его вспышки. Авторы работы полагают, что источник находится где-то над плоскостью диска. Активность сверхмассивных черных дыр приводит к появлению
релятивистских джетов – мощных и узких струй частиц и излучения, исходящих из окрестностей дыры в плоскости, перпендикулярной плоскости ее вращения. Рентгеновские вспышки могут рождаться где-то в них, причем, судя по цифре, полученной учеными, не слишком близко к началу джета.
Интересно, что вся эта экстремальная активность в сердце галактики NGC 4151 сконцентрирована в пространстве, сравнимом в размерах с нашей Солнечной системой. Если в центр этой картины поместить Солнце, то горизонт черной дыры будет вдвое меньше орбиты Земли, а расстояние от рентгеновского источника до аккреционного диска примерно равно дистанции от Солнца до пояса астероидов – всего вчетверо больше расстояния от Солнца до нас.
by Sp.One с tapochek.net
