Используя космические телескопы XMM-Newton и Integral, международная команда астрономов нашла новые доказательства того, что массивные черные дыры окружены торовидным газовым облаком. В зависимости от направления нашего зрения это облако может скрыть от нас черную дыру, расположенную в его центре.
Черные дыры представляют собой объекты такой высокой плотности, что даже свет не может покинуть их поверхности. Ученые полагают, что сверхмассивные черные дыры находятся в ядрах большинства галактик, включая Млечный путь. Их масса равняется тысячам миллионов солнечных и заключена в области, не превышающей размеров нашей Солнечной системы. Не выпуская ничего наружу, черная дыра продолжает притягивать вещество, и стягивающийся к ней газ образует вращающийся вокруг нее диск, на который и происходит дальнейшая аккреция, в результате которой этот диск нагревается и гравитационная энергия переходит в энергию излучения. Аккреционный диск в свою очередь окружен толстым торовидным газовым облаком.
Если угол наклона этого облака параллелен лучу нашего зрения, то оно закрывает собой и черную дыру и горячий аккреционный диск. Галактики с такой структурой получили название Сейфертовские II типа и обычно их невозможно обнаружить с помощью оптических телескопов.
Команда астрономов во главе с Фолкером Бэкманном (Volker Beckmann) изучили одну из ближайших галактик этого типа NGC 4388, находящуюся на расстоянии 65 миллионов световых лет от нас в созвездии Девы. Поскольку эта галактика относительно близка и необычно ярка для своего класса изучать ее несколько проще, чем остальные.
Обычно астрономы исследуют не закрытые газовым облаком черные дыры. Бэкманн же напротив избрал трудный путь изучения черной дыры сквозь тор. С помощью телескопов XMM-Newton и Integral можно зафиксировать некоторую часть рентгеновского и гамма излучения испускаемую аккреционным диском, ту часть, которая частично проходит сквозь торовидное облако.
Астрономы смогли увидеть, каким образом различные процессы вокруг черной дыры порождают свет различных длин волн. Выяснилось, что некоторые гамма-лучи, возникающие около черной дыры, абсорбируются атомами железа в торовидном облаке и повторно испускаются, но с более низкой энергией.
Газ в аккреционном диске, по спиральной траектории падающий на черную дыру, нагревается до температуры в десятки миллионов градусов и становится источником рентгеновского излучения. В соответствии с Бэкманном это излучение способно оторваться от черной дыры, поскольку оно все еще за пределами ее границ, однако оно естественно столкнется с веществом тора. Некоторое количество этого излучения поглощается, остальная часть отражается в другой области спектра. Гамма лучи очень высокой энергии проходят сквозь тор без препятствий.
Гамма-лучи более низких энергий фиксируемые телескопом XMM-Newton скорее всего принадлежат диффузному излучению, источники которого расположены далеко от черной дыры, гамма-излучение высокой энергии фиксируемое телескопом Integral совершенно точно имеет отношение к процессам связанным с черной дырой.
Предполагается, что тор находится на расстоянии нескольких сотен световых лет от черной дыры. Астрономы могут сделать выводы о структуре тора и его расстоянию от черной дыры по качеству света, который был либо отражен, либо полностью поглощен тором.
Изучение рентгеновского и гамма излучения имеет очень большое значение для понимания черных дыр. В марте 2004 года европейский проект Астрофизическая Виртуальная Обсерватория (Astrophysical Virtual Observatory) обнаружил 30 сверхмассивных черных дыр, которые ранее были сокрыты от нашего взора газопылевыми облаками.
Перевод с английского
© 2004, Кирилл Юдин
+ Оригинальный текст с сайта ESA
+ Подробнее о телескопе Integral
+ Подробнее о телескопе XXM-Newton
