Рисунок окрестностей дыры (eso.org)
Черные дыры не перестают удивлять астрономов, отказываясь укладываться в рамки принятых теорий даже в отношении хорошо известных свойств. Так, очень странно ведет себя пыль аккреционного диска вокруг огромной черной дыры, являющейся центром активного галактического ядра. Наблюдения с помощью интерферометра, установленного на Очень большом телескопе Европейской южной обсерватории, показали странную форму ее пылевого окружения. Вместо типичной формы тора, который должен обращаться вокруг черной дыры вдоль одной с ней оси, удалось различить намного более рассеянную структуру. Часть пыли оказалась выходящей из плоскости вращения дыры и диска, причем пыль эта удаляется от дыры в виде холодного газово-пылевого ветра. Это, безусловно, находится в прямом противоречии с нашими знаниями о черных дырах. Во-первых, гравитационное поле дыры должно заставлять всю материю двигаться по экваториальной орбите – почти в плоскости вращения дыры, а уж если какой-то материи удается убежать от дыры, то она должна быть сильно разогрета, иначе от гравитационного поля гиганта не уйти.
В течение последних двадцати лет удалось выяснить, что сверхмассивные черные дыры скрываются в центре каждой галактики. Некоторые из этих дыр продолжают свой рост, поглощая материю галактики. В результате падения материала на дыру он нагревается, и появляется активное галактическое ядро – один из самых энергетических объектов во Вселенной. Центральный регион активного ядра полон мелкой пылью. Эта пыль в основном состоит из частичек кремния и графита. Этим пыль около дыры похожа на космическую пыль, но размеры частичек в центре галактики в десять и более раз превышают типичные размеры космической пыли. Пыль должна быть распределена вокруг дыры примерно также, как возмущения на воде располагаются вокруг брошенного в нее камня. Из-за излучения от падающего на дыру материи пыль нагревается и начинает излучать в инфракрасном диапазоне.
Местоположение активной галактики (eso.org)
Такой взгляд теперь находится под вопросом благодаря мощи Очень большого телескопа. На самом деле за этим названием скрываются четыре 8.2-метровых телескопа и четыре вспомогательных 1.8-метровых аппарата. Благодаря такой структуре при наблюдении далеких объектов можно использовать интерферометрию для усиления приходящего сигнала. Пространственная разрешающая способность Очень большого телескопа примерно совпадает со способностью орбитальной обсерватории с диаметром зеркала в 100 метров или одиночного наземного телескопа диаметром 130 метров. Поэтому наблюдение активной галактики NGC 3783 не составило проблем. В первую очередь телескоп обнаружил то, что и ожидалось – тор газа и пыли с температурой в 700-1000 градусов Цельсия. Однако кроме тора была обнаружена менее горячая материя вне экваториальной плоскости черной дыры. Для наблюдения холодной пыли использовались новые фильтры для ближнего инфракрасного спектра и среднего инфракрасного в диапазоне 8-14 микронов. «Нам впервые удалось скомбинировать детальные снимки в среднем инфракрасном спектре для холодной, буквально комнатной температуры, пыли с не менее качественными наблюдениями типичной горячей пыли, – говорит первый автор публикации исследования Себастьян Хониг, сотрудник Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. – Это также самое полное на данный момент применение интерферометрии для изучения активного галактического ядра».
Удивляющая специалистов пыль формирует поток холодного ветра, дующего от черной дыры. Этот ветер наверняка играет очень важную роль во взаимодействии черной дыры с ее галактическим окружением. Черная дыра одновременно непрерывно (в активной галактике) поглощает материю, притягивая ее, и сдувает ее из-за мощного излучения падающей на дыру материи. Пока что непонятно, как эти два процесса взаимодействуют и в результате все же позволяют дыре расти. Добавление новых знаний – холодного ветра вне экваториальной плоскости – помогает составить паззл с секретом дыр и галактик.
Один из авторов исследования, Герт Вейгелт, сотрудник Института радиоастрономии общества имени Макса Планка, ссылается на роль телескопа в исследовании: «Объединив современные технологии отличных аппаратов, составляющих Очень большой телескоп, и метод интерферометрии, мы смогли собрать достаточное количество излучения для изучения тусклых объектов. Поэтому мы можем изучать объект на характерных расстояниях, меньших, чем расстояние от Солнца до ближайшей звезды, тогда как изучаемая галактика находится на расстоянии в десятки миллионов световых лет. Никакая другая оптическая или инфракрасная система в мире неспособна на это». Такие качественные и странные наблюдения вполне способны изменить взгляд на природу активных галактических ядер. Они показывают, что пыль около дыры сдувается во всех направлениях мощным излучением. Этот новый эффект должен быть включен в модели роста сверхмассивных черных дыр.
