30.07.2016 | Наука

Ученые обнаружили «хор» черных дыр, «поющих» в рентгеновских лучах

Учёные порой поэтично называют сверхмассивные чёрные дыры во Вселенной шумным хором, поющим на языке рентгеновских лучей.

Иллюстрация NASA/JPL-Caltech

Чёрные дыры производят мощные рентгеновские вспышки в тот момент, когда они затягивают на себя окружающую их материю, разрывая её на мельчайшие составляющие.

Эта "мелодия" из рентгеновских лучей, исходящая от "хора" миллионов чёрных дыр, заполняет все небо. Такой феномен астрономы называют космическим рентгеновским фоном.

Благодаря работе космической рентгеновской обсерватории НАСА "Чандра" (Chandra) иисследователи выявили множество так называемых активных чёрных дыр, способствующих появлению этого рентгеновского фона. Но только те, что выпускают высокоэнергетические рентгеновские лучи (то есть самые "пронзительные голоса"), оставались для учёных недостижимыми. Правда, до определённого времени.

Новые данные, полученные космической обсерваторией НАСА NuSTAR, впервые точно зафиксировали большое количество чёрных дыр, "распевающих" высокоэнергетические рентгеновские лучи. Или, как говорят астрономы, NuSTAR помог достигнуть прогресса в понимании природы высокоэнергетического рентгеновского фона.

По словам Фионы Харрисон (Fiona Harrison), главного исследователя NuSTAR из Калифорнийского технологического института, "учёные смогли увидеть самые затемнённые чёрные дыры, скрытые в густой пелене пыли и газа".

Результаты в конечном счёте помогут астрономам понять, как изменяется с течением времени "подпитка" чёрных дыр, которая и порождает выбросы рентгеновского излучения. Это явление является ключевым фактором роста не только чёрных дыр, но и также галактик, которые их "приютили". Так, сверхмассивная чёрная дыра, существующая в центре нашего Млечного Пути, сейчас находится в состоянии покоя, но какое-то время в прошлом она также поглощала газ и в итоге "набухла" до своего нынешнего размера. Впрочем, даже сейчас ей периодически перепадают порции материи.

Отмечается, что в процессе роста чёрных дыр, их гравитация всё интенсивнее притягивает к себе материю. Она нагревается до огромных температур, и частицы разгоняются до скорости близкой к скорости света. Вместе эти процессы приводят к тому, что окрестности чёрных дыр начинают светиться в рентгеновских лучах.

Сверхмассивная чёрная дыра с обильным запасом "топлива" начинает испускать намного больше высокоэнергетических рентгеновских лучей. А NuSTAR является первым в мире телескопом, способным сфокусировать эти высокоэнергетические рентгеновские лучи в чёткое изображение.

"Мы знали, что этот космический хор имел сильный пронзительный компонент, но мы до сих пор не знаем, чем он вызван: сильными "голосами" отдельных космических "певцов" или несколькими, но более тихими "певцами", — говорит Даниэль Стерн (Daniel Stern), сотрудник проекта NuSTAR. – Теперь же, благодаря работе NuSTAR, мы начинаем лучше понимать чёрные дыры и решать эти вопросы".

Высокоэнергетические рентгеновские лучи позволяют изучить то, что находится вокруг наиболее сверхмассивных чёрных дыр. Другими способами изучить это вещество очень трудно. Таким же образом, как и медицинский рентген может проникнуть через кожу человека, чтобы позволить рассмотреть кости, NuSTAR может "видеть" сквозь облака газа и пыли, окутывающие чёрную дыру, чтобы получить лучшее представление о том, что же там творится.

По мнению астрономов, получив более полную картину популяции сверхмассивных чёрных дыр, астрономы смогут начать разбирать головоломку о том, как они развивались и изменялись с течением времени.

Исследователи будут продолжать изучать рентгеновский фон с помощью NuSTAR и также в будущем попытаются расшифровать "голоса", звучащие из "хора" Вселенной.

По публикациям UkrNet