Черные дыры прячутся у нас "на заднем дворе"

Загадочные черные дыры иногда прячутся за завесой из газов и пыли, скрываясь от взоров большинства телескопов. Но они выдают себя, когда материя, которой они питаются, испускает высокоэнергетические рентгеновские лучи, которые может обнаружить миссия спектроскопического телескопа NuSTAR (NASA).

Вот так он недавно отыскал две сверхмассивные черные дыры, окутанные газом и расположенные в центрах близлежащих галактик.

"Эти черные дыры находятся сравнительно близко от Млечного Пути, но оставались до последнего времени от нас скрытыми. Они похожи на монстров, прячущихся под кроватью".
Ади Аннуар (Ady Annuar,), аспирант Университета Дарема в Великобритании

Аннуар представил результаты исследования на заседании американского астрономического общества в городе Грейпвайн, штат Техас.

Обе эти гигантские черные дыры являются центральными двигателями - "активными ядрами галактик". Это класс объектов, к которым относятся квазары и блазары. При исследовании с помощью телескопов они выглядят по-разному. Это зависит от ориентации этих ядер галактик и окружающего их материала.

Активные ядра галактик такие яркие, потому что частицы вокруг черной дыры очень сильно нагреваются и испускают излучение по всему электромагнитному спектру: от низкоэнергетичных радиоволн до высокоэнергетичных рентгеновских лучей. Тем не менее, большинство активных ядер окружены областью густых газов и пыли, по форме похожей на пончик, которая закрывает центральные районы от некоторых линий просмотра.

Оба активных галактических ядра, которые недавно изучал NuSTAR, по всей видимости, ориентированы так, что предстают перед астрономами ребром: вместо ярких центральных областей наши телескопы в первую очередь видят рентгеновские лучи, отраженные от затемняющего материала в форме пончика.

"Подобно тому, как мы не в силах увидеть солнце в облачный день, нам не дано из-за газа и пыли непосредственно рассмотреть, насколько действительно яркие эти активные ядра галактик вокруг центрального двигателя".
Питер Бурман (Peter Boorman), аспирант университета Саутгемптона в Соединенном Королевстве.

Галактика IC 3639 содержит скрытую сверхмассивную черную дыру
Фото: ESO/NASA/JPL-Caltech/STScI

Бурман возглавлял исследование активной галактики IC 3639, до которой от нас 170 млн световых лет. Исследователи проанализировали данные этого объекта, полученные с NuStar, и сравнили их с предыдущими, собранными рентгеновской обсерваторией Chandra (НАСА) и спутника Suzaku (Япония). Результаты от NuStar, который чувствителенее к более высокоэнергетичным рентгеновским лучам, чем эти обсерватории, подтверждают характер IC 3639 как активного ядра галактики. NuSTAR также представила первое точное измерение, сколько материала заслоняет центральный двигатель IC 3639, что позволяет исследователям определить реальную светимость этого скрытого монстра.

Еще более удивительна спиральная галактика NGC 1448, которой занимался Аннуар: черная дыра в галактическом центре была обнаружен только в 2009 году, хотя находится в самой середине одной из крупных галактик, ближайших к Млечному Пути (всего 38 млн световых лет - 1 световой год равен приблизительно 6 триллионам миль).

Галактика NGC 1448 с активным ядром, скрытым за завесой газа и пыли
Фото: Carnegie-Irvine Galaxy Survey/NASA/JPL-Caltech

Исследование Аннуара обнаружило, что эта галактика также имеет плотный столб газа, возможно, часть области пончика, прячущий центральную черную дыру.

Рентгеновское излучение от NGC 1448, как впервые показали NuStar и Chandra, предполагает, что, как и у IC 3639, там должен быть толстый слой газа и пыли, скрывающий активную черную дыру от нашей прямой видимости.

Исследователи также обнаружили, что NGC 1448 имеет большую популяцию молодых звезд, которым всего 5 млн лет. Отсюда следует, что галактика рождает новые звезды, когда ее черная дыра питается газом и пылью. Для определения, где именно находится черная дыра, использован телескоп NTT Европейской южной обсерватории, получивший изображения NGC 1448 в оптическом диапазоне длин волн. Расположение черной дыры трудно точно определить, поскольку центры галактик переполнены звездами. Большие оптические и радиотелескопы могут помочь обнаружить свет вокруг черных дыр, чтобы астрономы могли найти их место и воссоздать историю их роста.

"Интересно использовать силу NuStar, чтобы получить важную, уникальную информацию об этих монстрах, обитающих даже в нашем космическом дворе, где их можно изучить в деталях"
Дэниел Стерн (Daniel Stern), NuSTAR (НАСА), Лаборатория реактивного движения, Пасадена, Калифорния.

Источник: nasa.gov