Самый большой объект в нашей галактике - наша центральная черная дыра - готов поглотить массивное газовое облако?
“Что заставляет нас любить… так это когда мы узнаем все эти фантастические истории. Питание воображения - вот что оживляет предмет». -Дэниел Таммет
Если вы дожили до конца недели, это может означать только одно здесь, в Starts With A Bang: время для новой рубрики «Спросите Итана», куда вы присылаете свои вопросы и предложения и Я делаю все возможное, чтобы пролить свет на некоторые тайны Вселенной! Сегодняшнее сообщение от Альмы Ионеску, которая хочет узнать немного больше о том, что происходит в центре нашей галактики! В частности, она:
…только что опубликовал новость о том, что Стрелец А будет замечен в этом году при встрече с газовым облаком, и получил вопрос, превратится ли оно в квазар. Я уверен, что это не из-за размера, но я не знаю, как дать парню правильное представление о величине, потому что я не астрофизик. Вы закончили. Скажи нам, Итан, встретим ли мы свою гибель во впечатляющем шоу лучей высоких энергий, охватывающих почти весь электромагнитный спектр, и релятивистских струй, как, несомненно, надеется наш поклонник?
Для начала давайте посмотрим, что у нас есть.
Это центр нашей галактики, показанный комбинацией различных длин волн, включая рентгеновское, видимое и инфракрасное излучение. В частности, самый центр нашей галактики, пожалуй, самое многолюдное место в пределах миллиона световых лет от нас; Я увеличил изображение в полном разрешении и показал его вам ниже.
Теперь, если мы сосредоточимся только на звездах и их движении во времени, мы сможем узнать кое-что очень важное о гравитации в этой крошечной области пространства. И мы обнаруживаем, что идентифицируемые звезды - то, что мы можем отслеживать, если смотреть в инфракрасном свете , кажется, образуют замкнутые эллиптические орбиты (в трех измерениях) с единственной невидимой точкой в качестве фокуса всех из них.
Из этой точки вообще не исходит свет, но, основываясь на законах гравитации, мы можем заключить, что то, что там находится, должно иметь массу около 4 миллиона Солнц. Сегодня этот объект известен как Стрелец A, сверхмассивная черная дыра в центре Млечного Пути и самый массивный объект во всей галактике!
Но история станет еще интереснее, если мы будем смотреть не только на звезды в этой области космоса, но и на другие объекты, такие как межзвездные газовые облака.
Как вы можете догадаться, глядя практически на любую галактику, существуют газовые облака всех разновидностей - молекулярные облака, ионизированные облака, коллапсирующие облака, стационарные облака, высокоскоростные облака и т. д. - обнаруженные в большое изобилие в нашем галактическом центре. Это не сильно отличается от других мест в нашей галактике или в большинстве богатых газом спиральных галактик в целом.
Но эта центральная область галактики особенно интересна, потому что этот объект 4 миллиона масс Солнца находится здесь, он наш, и он безусловно, самый близкий к этому объект во Вселенной, расположенный всего в 25-27 000 световых лет от нас!
Ну, используя комбинацию инструментов на борту Очень Большого Телескопа (VLT) в Чили, мы отслеживали некоторые облака вокруг галактического центра, всегда обращая внимание на все, что могло бы близкий проход к этому сверхмассивному центру.
Почему это может быть интересно?
Потому что любой относительно небольшой объект, который приближается достаточно близко к одному достаточно массивному объекту, разрывается на части, нагревается и невероятно ускоряется по направлению к центру. Это верно даже для чего-то такого приземленного, как наша Солнечная система, где мы видели, что может произойти с кометой, когда она сталкивается с массивной планетой. В 1994 году комета Шумейкера-Леви 9 была разорвана на части планетой Юпитер и быстро ускорилась, поскольку в конечном итоге столкнулась с планетой, создав захватывающее зрелище как для любителей, так и для профессиональных наблюдателей за небом.
Только это только начало. Для объекта, столкнувшегося достаточно близко с черной дырой, атомы, вероятно, будут настолько сильно нагреты, что станут ионами, а это означает, что они диссоциируют на положительные ядра и свободные электроны. Поскольку черные дыры не только сверхмассивны, но и обладают интенсивными магнитными полями, эти ионизированные частицы будут быстро ускоряться и могут вызвать огромный выброс энергии!
Мы видим это по всей Вселенной (в том числе вблизи) в активных галактиках - таких как Центавр А, вверху - и далеко в квазарах, которые еще более энергичны!
Ну, а как же центр нашей галактики? Ни одна из обнаруженных нами звезд не находится на пути столкновения с этим сверхмассивным объектом, а небольшие «вспышки», которые мы видели в рентгеновском и инфракрасном диапазонах спектра, были очень малы и не впечатляли. что наша черная дыра на самом деле не питается ничем серьезным.
Но все это, похоже, вот-вот изменится!
Это высокоскоростное газовое облако, впервые идентифицированное и обнаруженное в 2002 году, разогналось более чем в два раза по сравнению с начальной скоростью и теперь движется со скоростью более 2 000 км/с., или почти 1% от скорости света, и приблизится к радиусу горизонта событий всего в 3 100 раз. Как видно из приведенных выше изображений, по состоянию на 2011 год облако уже начало менять форму, а его температура поднялась примерно до 600 Кельвинов!
На самом деле, ученые смоделировали то, что, как они ожидают, произойдет в ближайшие несколько месяцев и лет, и вы должны это увидеть!
www.youtube.com/watch?v=H4pYBnY3FDU
Но каким бы удивительным ни было это событие - и с научной точки зрения, оно расскажет нам о центре нашей галактики и о динамике вокруг сверхмассивной черной дыры - это не та катастрофа, которую большинство возбудимых среди нас ищут.
Во-первых, масса этого облака, вероятно, составляет всего несколько масс Земли, всего лишь крохотная доля процента от количества вещества, необходимого для крупного взрыва. Во-вторых, 3, 100-кратный радиус горизонта событий может показаться небольшим числом, но это не так; для центральной черной дыры нашей галактики самое близкое к ней это газовое облако все равно примерно в десять раз превышает расстояние от Солнца до Плутона. И в-третьих, любому газу, который будет взаимодействовать с черной дырой, вероятно, потребуются годы или десятилетия, чтобы добраться туда.
Теперь все черные дыры - включая, предположительно, эту - должны иметь аккреционный диск, представляющий собой скопление материи, которая была разорвана на части под действием гравитации и аккрецировала по кругу вокруг центральная масса. Мы можем ожидать, что узнаем что-то о нашем, исходя из того, как этот газ взаимодействует с ним и как он вдохновляет. Кроме того, мы можем ожидать рентгеновское излучение от горячего газа по мере его ускорения, что даст нам некоторую интересную информацию о галактическом центре.
Но самое интересное, если честно, будет в 2018 году. Помните ту анимацию, которую я показывал вам со звездами вокруг галактического центра? Я покажу его вам еще раз, но, пока я это делаю, обратите пристальное внимание на звезду с надписью SO-2..
В 2018 году оно пройдет гораздо ближе к галактическому центру, чем это газовое облако, и оно должно начать взаимодействовать и пробиваться через любой газ, который гравитационно захватывается центральным черным облаком. дыра! Когда это произойдет, мы сможем проверить как общую теорию относительности совершенно новым способом, так и астрофизику межзвездного газа.
Это отличная находка для науки, и мы обязательно узнаем огромное количество информации о том, как работает наша Вселенная в самых экстремальных условиях. Но это плохой кандидат в предсказатели судьбы. Лучшее, что вы получите, - это слабую рентгеновскую вспышку, и даже она, скорее всего, будет направлена, как и другие рентгеновские лучи из галактического центра: перпендикулярно плоскости галактики, а не (в самолет) к нам!
И это подводит нас к концу этой недели «Спросите Итана». Если у вас есть вопросы или предложения для следующей колонки, присылайте их, и ваши могут появиться здесь на следующей неделе!
Есть вопрос, предложение или комментарий? Зайдите на форум Starts With A Bang в Scienceblogs и выскажите свое мнение.