Космическая обсерватория НАСА, работающая в жестком рентгеновском диапазоне, NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (“NuSTAR”), зафиксировала редкое и в то же время экстремальное событие в областях окружающей среды, непосредственно примыкающих к сверхмассивной черной дыр...

Области, окружающие сверхмассивные черные дыры, ярко светятся в рентгеновских лучах. Часть этого излучения поступает из окружающего черную дыру аккреционного диска, а подавляющий поток излучения исходит из короны, изображенной на этом рисунке, отражающем представление художника , в виде белого света у основания джета На рисунке показана одна из нескольких возможных форм , которые может принимать корона.

Космическая обсерватория НАСА, работающая в жестком рентгеновском диапазоне, NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (“NuSTAR”), зафиксировала редкое и в то же время экстремальное событие в областях окружающей среды, непосредственно примыкающих к сверхмассивной черной дыре. Компактный источник рентгеновского излучения, который находится рядом с черной дырой, именуемый “короной”, переместился ближе к черной дыре всего за несколько дней.

"Недавно корона коллапсировала в направлении черной дыры, в результате чего сильная гравитация черной дыры отбросила весь свет на окужающий дыру аккреционный диск, в котором материя закручивается спиралью в направлении внутрь",– сообщает Майкл Паркер (Michael Parker) из Кембриджского астрономического института, Соединенное Королевство, ведущий автор новой статьи, в которой представлены последние данные, публикуемые в научном журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества.

Так как корона переместилась ближе к черной дыре, силы гравитации черной дыры усилили свое тяговое воздействие на рентгеновское излучение, испускаемое ею. Следствием этого явилась сильная размытость и вытягивание (растяжение) рентгеновского излучения. Такие явления наблюдались и раньше, но не до такой степени и не в таких деталях.

Принято считать, что сверхмассивные черные дыры обитают в центральных областях всех галактик. Некоторые из них более массивные и вращаются быстрее, чем другие. В представленном новом исследовании черная дыра, получившая название Маркарян 335, или Mrk 335, находится на расстоянии примерно 324 миллионов световых лет от Земли в направлении созвездия Пегас. Это одна из самых экстремальных систем такого класса, для которых когда-либо были измерены масса и скорость вращения. Упомянутая черная дыра имеет гораздо более высокую плотность, чем наше Солнце, поскольку обладая массой, составляющей приблизительно 10 миллионов солнечных масс, она занимает область, диаметр которой всего лишь в 30 раз превосходит диаметр нашего Солнца, а вращение черной дыры столь быстрое, что пространство и время за ней едва успевают.

Даже если учесть, что часть света, падающая в сверхмассивную черную дыру, никогда больше не вырвется оттуда, необходимо понимать, что есть другая, высокоэнергетическая составляющая (жесткое рентгеновское излучение), которая поступает из короны и окружающего черную дыру аккреционного диска, образованного перегретой материей. И хотя астрономам доподлинно неизвестно, какую форму и температуру имеет корона, они знают, что корона содержит элементарные частицы, движущиеся со скоростями, приближающимися к скорости света.

Спутник НАСА “Свифт“ наблюдает за объектом Mrk 335 в течение нескольких лет, и недавно было отмечено значительное изменение яркости рентгеновского излучения данного объекта. В ходе планового наблюдения “в связи с внезапно обнаруженной целью” телескоп “NuSTAR” был переориентирован на наблюдение за этим источником жесткого рентгеновского излучения с энергиями, колеблющимися в пределах от 3 до 79 килоэлектронвольт. Этот диапазон энергий, заслуживающий особого внимания, позволяет астрономам детально рассмотреть то, что происходит рядом с “горизонтом событий” (который еще называют сферой Шварцшильда), области вокруг черной дыры, свет из которой уже не может достичь глаз наблюдателя по причине “гравитационного захвата”.

Последующие наблюдения показывают, что корона по-прежнему находится в зоне, близко расположенной к черной дыре, хотя прошло уже несколько месяцев с момента первоначального приближения короны. Исследователи не знают, вернется ли корона на свое прежнее место и когда это произойдет. Более того, наблюдения с помощью космической обсерватории “NuSTAR” показывают, что под действием сил гравитации черной дыры излучение короны было перетянуто на внутреннюю часть перегретого аккреционного диска черной дыры, дополнительно его освещая. Переместившаяся корона освещает именно ту область, которую астрономы хотели исследовать, как вроде астрономам кто-то помог, посветив фонариком.

Разумеется, новые данные помогут больше узнать о таинственной природе корон черных дыр. Кроме того, проведенные наблюдения позволили провести более точные измерения умопомрачительных релятивистских скоростей вращения объекта Mrk 335. Релятивистские скорости – это скорости, приближающиеся к скорости света, как описывается в теории относительности Альберта Эйнштейна.

Этот график, построенный на основе данных, полученных с использованием космической рентгеновской обсерватории НАСА (NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array, или “NuSTAR”), демонстрирует рентгеновское излучение, исходящее из областей, расположенных по соседству со сверхмассивной черной дырой, известной под названием Маркарян 335.

"Нам пока еще не совсем ясно, как образуется корона или почему она изменяет свою форму, но мы видим, что корона освещает материю, окружающую черную дыру, давая нам возможность изучить эти области так близко, что становятся заметными эффекты, описываемые общей теорией относительности Эйнштейна, – подводит итог научный руководитель программы “NuSTAR” Фиона Харрисон (Fiona Harrison) из Калифорнийского технологического института (Caltech) в Пасадене.– Беспрецедентные возможности обсерватории “NuSTAR” для наблюдений за этим и аналогичными событиями позволяют нам изучать наиболее экстремальные (крайние) эффекты искривления световых лучей в общей теории относительности". NuSTAR – это малая исследовательская программа, реализуемая по инициативе Калифорнийского технологического института (Caltech), которой руководит Лаборатория реактивного движения (JPL) , НАСА, расположенная в Пасадене, от имени Управления научных программ НАСА в Вашингтоне. Корпорация Orbital Sciences Corporation (Даллас, штат Вирджиния, США), построила космический аппарат. В создании инструментальных средств принимал участие консорциум, включая Калифорнийский технологический институт (Caltech); Лабораторию реактивного движения (JPL); Калифорнийский университет (UC) в Беркли; Колумбийский университет, штат Нью-Йорк, Центр космических полетов имени Годдарда, НАСА, в Гринбелте, штат Мэриленд; Датский технический университет в Дании; Ливерморскую национальную лабораторию имени Лоуренса в Ливерморе, штат Калифорния; а также ATK «Аэрокосмические системы», Голета, штат Калифорния, при поддержке Центра обработки научных данных Итальянского космического агентства (ASI). Центр обеспечения полета орбитальной обсерватории “NuSTAR” находится в Калифорнийском университете(UC) в Беркли, при этом ASI предоставило для наземных наблюдений свою экваториальную наземную станцию, расположенную в Малинди, Кения. Центр организационно-разъяснительной работы в рамках данной миссии находится в Университете округа Сонома, в Ронерт- Парке, штат Калифорния. Центр космических полетов имени Годдарда руководит исследовательской программой НАСА. Работу лаборатории JPL координирует Калтех (Caltech) от имени НАСА.