Рентгеновский призрак HDF 130 - результат взрыва черной дыры в ранней Вселенной.
12.06.2009 16:23 | Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ, Москва

Рентгеновский спутник НАСА Chandra нашел космический "призрак" затаившийся вблизи далекой сверхмассивной черной дырой. Это первое обнаружение объекта таких высоких энергий, и ученые думают, что это является свидетельством мощной энергетической вспышки в черной дыре.

• >> Рентгеновский призрак HDF 130 - результат взрыва черной дыры в ранней Вселенной.   (Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ, Москва, 12.06.2009 16:23, 6.0 КБайт, ответов: 1) Рентгеновский спутник НАСА Chandra обнаружил интересный объект HDF 130 вблизи далекой сверхмассивной черной дырой, который интерпретируется как космический "призрак" ("ghost") - свидетельство мощной энергетической вспышки в черной дыре, происшедшей более 10 миллиардов лет назад. Это первое обнаружение объекта таких высоких энергий.

  При изучении глубокого северного обзора Chandra (Chandra Deep Field North) было обнаружено 6 протяженных рентгеновских источников. Один из источников, HDF 130, совпадает с массивной эллиптической галактикой на z = 1.99. В субмиллиметровой области спектра он слабый, а в радиодиапазоне - это компактный объект, совпадающий с активным галактическим ядром (AGN). Авторы работы высказывают предположение, что двойная структура протяженного рентгеновского источника связана не со скоплением галактик, а является отражением структуры радиоджетов - результат обратного Комптоновского рассеяния релятивистских электронов, образовавшихся при мощном взрыве галактики, на фотонах реликтового излучения.

  Это открытие дает возможность наблюдать явления, которые произошли, когда Вселенная была очень молода. Объект получил такое специфическое название - рентгеновский "призрак" - из-за того, что диффузный источник рентгеновского излучения остается после того, как излучение от взрыва прекратилось, т.к. время жизни рентгеновского излучения на порядки больше, чем для более низкочастотных волн. Комптоновское время жизни для релятивистских электронов с γ ≈ 1000 на расстоянии z ≈ 2 составляет около 30 млн. лет, поэтому такой рентгеновский остаток-"призрак" от умершей гигантской галактики будет наблюдаться как протяженный источник. Источник HDF 130 находится на расстоянии более 10 миллиардов световых лет, т.е. образовался 3 миллиарда лет после Большого Взрыва, когда скорость образования галактик и черных дыр была высокой. Самое интересное, что этот нечеткий объект уже видели несколько лет назад, но тогда еще не было ясного понимания того, что это такое.

  
  
  

  Рисунок 1. На этом составном изображении показана небольшая область в северном глубоком обзоре Chandra. Синим цветом изображены рентгеновские данные Chandra, красный цвет - изображение по радиоданным (MERLIN). Оптические данные по Слоановскому глубокому обзору (SDSS) - показаны белыми, желтыми и оранжевыми точками.. (Изображения: радиоданные - NASA/CXC/IoA/A.Fabian et al.; оптические - SDSS, радиоданные - STFC/JBO/MERLIN).

  Детальный анализ данных с Chandra по объекту HDF 130 дал возможность выявить его истинную природу. На рисунке 1. вытянутый диффузный синий объект вблизи центра изображения по предположению ученых является космическим "призраком", который образовался в результате взрыва в сверхмассивной черной дыре в галактике. Этот рентгеновский призрак HDF 130 - остаток мощного радиоизлучения релятивистских частиц, выброшенных из черной дыры. Эти электроны взаимодействуют с фотонами среды, оставшимися от Большого Взрыва. Вытянутая форма объекта, простирающаяся на 2,2 миллиона световых лет (около в 690 кпс), соответствует форме радиоджета, а не скоплению галактик, которая ожидаемо должна быть сферической. Распределения энергии в рентгене также соответствует интерпретации рентгеновского призрака. Вблизи центра рентгеновского "призрака" находится точечный радиоисточник, который указывает на наличие сверхмассивной черной дыры. Этот источник совпадает с массивной эллиптической галактикой, видимой на глубоких оптических изображениях.

  Этот призрак рассказывает нам о вспышке черной дыре, которая уже давным давно закончилась. Это означает, что нет необходимости искать черные дыры непосредственно в момент их существования; они оставляют после себя очень много улик.

  Это первый рентгеновский призрак, который наблюдается в отсутствие радиоджета, т.е. после его исчезновения прошло очень много времени. Астрономы наблюдали ранее протяженное рентгеновское излучение подобного происхождения, но только от галактик с радиоизлучением на больших масштабах, что подразумевает продолжающийся процесс вспышки и в настоящее время. В случае HDF 130 обнаружен только точечный радиоисточник, который совпадает с массивной эллиптической галактикой в оптические диапазоне.

  Полученный результат создает прецедент: т.е. небо в рентгеновских лучах должно быть просто усеяно такими остатками-призраками (оценки дают величину в 150 объектов на квадратный градус) в том случае, если взрывы черных дыр являлись обычным явлением в ранней Вселенной. Мощность взрыва в черной дыре огромна, эквивалентна примерно мощности взрывов миллиарда сверхновых звезд. И вся эта энергия сбрасывается в окружающее пространство, при этом перемещая и нагревая газ. И даже после того, как вспышка прекращается, большая часть энергии от взрыва черной дыры никуда не исчезает. В силу этого, эффект от таких взрывов можно наблюдать и через миллиарды лет. Например, для более удаленных объектов, при z = 2.5, Комптоновское время остывания уже возрастает до 1.7 млрд лет.

• Re: Рентгеновский призрак HDF 130 - результат взрыва черной дыры в ранней Вселенной.   (Дмитрий Доценко, 15.06.2009 11:39, 1.3 КБайт) Две поправки.
  
  1. Обратное, как и прямое, комптоновское рассеяние - это рассеяние фотонов на электронах, а не наоборот (т.е., в тексте допущена погрешность). В данном случае происходит рассеяние реликтовых фотонов на релятивистских электронах, в результате чего энергия фотонов увеличивается и они из микроволновой области спектра переходят в рентгеновскую.
  
  2. В общем, совершенно нет причин ожидать, что на z=2 скопление галактик будет сферическим. На этом красном смещении сформировавшихся скоплений еще нет, они только формируются. Поэтому их форма скорее будет далека от сферической.
  
  Ну и из текста не совсем ясно, что такое "взрыв галактики" и "взрыв черной дыры". Черные дыры, насколько я знаю, не взрываются. Если я правильно понял, имеется в виду выделение энергии из джетов черной дыры после того, как на черную дыру начинает аккрецировать большое количество газа. Это наблюдается, как я понимаю, после слияния скоплений галактик, когда разогретый в столкновении межгалактический газ остывает и начинает скапливаться в центре.
  
  Мне неясно, почему в более ранней Вселенной комптоновское время остывания дольше - вель плотность как вещества, так и реликтового излучения больше, что должно приводить к более быстрому остыванию. Кто-нибудь знает причину?
  
  С уважением,
  Дима