Как блазары перезаряжают «аккумуляторы» чёрных дыр
Посредством космического телескопа Ферми астрологи исследуют два класса активных галактик самых высоких энергий, создающих широкий спектр излучения от радиодиапазона до гамма-лучей. Подобные галактики именуются блазарами.
Эти два класса блазаров различаются только методом извлечения энергии из центральных чёрных дыр, но учёные распознали, что одна форма блазаров со временем переходит в другую, наряду с этим наблюдаются гибридные формы.
Астрологи, исследующие два класса галактик с чёрными дырами, замечаемые космическим гамма-телескопом НАСА Ферми, нашли доказательства того, что они являются различными сторонами одной и той же космической монеты. Пробуя осознать, как эти объекты, именуемые блазарами, распределены по всей Вселенной, учёные предполагают, что отличительные особенности, определяющие любой класс, наверное отражают изменение в методе, каким галактики черпают энергию от своих центральных чёрных дыр.
«Мы можем уподобить один класс блазаров неэкономичному автомобилю, а второй энергосберегающему электромобилю, – сообщил ведущий исследователь Марко Ахельо, астрофизик из Клемсоновского университета в Южной Каролине. – Отечественные результаты говорят о том, что мы практически видим гибриды блазаров, в которых при их старении по-различному употребляется энергия чёрных дыр».
Активные галактики владеют очень броскими ядрами, подпитывающимися от чёрных дыр, содержащих миллионы либо кроме того миллиарды солнечных весов. В то время, когда газ притягивается к этим сверхмассивным чёрных дырам, он попадает в аккреционный диск и нагревается.
Вблизи границы чёрной дыры в следствии не до конца изученных процессов некое количество газа выбрасывается из диска в виде струй (джетов), движущихся в противоположных направлениях практически со скоростью света.
Блазары являются самым высокоэнергетическим типом активных галактик и излучают свет во всех спектрах, от радио до гамма-лучей. Они составляют более половины дискретных источников гамма-излучения в каталоге космического телескопа широкой области обзора Ферми, что к настоящему времени нашёл более 1000 источников.
Астрологи считают, что блазары кажутся такими мощными, по причине того, что они, как выяснилось, расположены так, что одна из струй находится фактически на протяжении отечественной линии наблюдений. Мы практически прямо наблюдаем на основание струи из частиц, движущихся практически со скоростью света, на выбросы струи и на области, каковые их создают, с отечественной точки обзора это есть главным.
Дабы принимать во внимание блазаром, активная галактика обязана продемонстрировать или стремительные трансформации в видимом спектре за маленький временной отрезок (пара дней), в частности сильную оптическую поляризацию, или ярко светиться в радиодиапазоне с «плоским спектром», другими словами проявлять довольно маленькое трансформацию яркости в пределах соседних частот.
Астрологи выяснили две модели проявления блазаров. К первой из них относятся радио квазары плоского спектра (FSRQs), каковые показывают замечательное излучение от активного аккреционного диска, значительно более высокую яркость, меньшие веса чёрных дыр и меньшее ускорение частиц в выбрасываемых струях.
К второй модели принадлежат блазары, именуемые BL Lacs (лацертидами), в которых всецело господствует излучение от струй с высокоэнергетическими частицами, а излучение от аккреционного диска не сильный либо отсутствует.
Выступая на совещании Американского астрономического общества в Бостоне 3 июня этого года, Ахельо заявил, что он и его команда планировали изучить, как изменялось распределение этих объектов в масштабах космической истории, но сложно взять исчерпывающую данные о расстояниях до громадного количества создающих гамма-излучение объектов BL Lacs.
«В то время, когда мы всматриваемся в глубочайший космос, одним из самых серьёзных отечественных инструментов для определения расстояний в пространстве есть смещение спектральных линий в сторону длин волн красного цвета, – пояснил член научной команды Дарио Гаспарини, астролог из Центра научных данных Итальянского космического агентства в Риме. – Из-за не сильный излучения от аккреционного диска лацертидов очень тяжело измерить их красное смещение и, следовательно, установить расстояние».
Так, команда выполнила широкую программу оптических наблюдений для измерения красных смещений объектов BL Lacs, найденных Ферми.
«На данный проект было израсходовано пара лет, и его осуществление было бы неосуществимым без широкого применения отечественными сотрудниками многих наземных обсерваторий», – сообщил член команды Роджер Романи, астрофизик, лауреат премии Kavli по космологии и астрофизике, созданной совместно Стэнфордским Национальной лабораторией и университетом ускорителей элементарных частиц SLAC в Менло-Парк, Калифорния.
В изучение были включены 25 ночей наблюдений красного смещения в телескоп Хобби-Эберли в обсерватории Мак-Дональд, Техас, под управлением Романи; 8 ночей наблюдений с применением 200-дюймового телескопа в обсерватории Паломар и 9 ночей изучений посредством 10-метрового телескопа им. Кека на Гавайях во главе с Энтони Ридхедом из Калифорнийского технологического университета в Пасадене, штат Калифорния; включены кроме этого 9 ночей наблюдений в телескопы Европейской южной обсерватории в Чили под управлением Гаррета Коттера из Оксфордского университета в Англии.
Помимо этого, серьёзные эти были предоставлены камерой GROND в Чили под управлением Йохана Грейнера из Университета внеземной физики Макса Планка в Гархинге, Германия, и ультрафиолетовым и оптическим телескопом на спутнике НАСА Swift.
Измерив расстояния приблизительно до 200 объектов BL Lacs и создав наибольшую и самая полную выборку, дешёвую на сегодня, исследователи смогли сравнить их распределение в космическом масштабе времени с подобной выборкой объектов FSRQs. В следствии они распознали, что примерно 5,6 млрд. лет назад число объектов FSRQs начало уменьшаться, а число объектов BL Lacs стабильно росло.
Особенно увеличилось количество лацертидов самых высоких энергий, каковые известны как синхротронные блазары максимально высоких энергий на базе определенного типа излучения.
«Мы полагаем, что видим тут переход от одного метода извлечения энергии из центральной чёрной дыры к второму», – добавил Романи.
Громадные галактики выросли благодаря слияниям и столкновениям с множеством меньших галактик, и данный процесс происходит с большей частотой по мере углубления в прошлое. Эти столкновения снабжают растущие галактики огромным числом газа и смещают его так, что газу легче попасть к области вблизи центральной чёрной дыры, где он накапливается в огромном, тёплом и ярком аккреционном диске наподобие тех, что наблюдаются в «неэкономичных» FSRQs.
Часть газа вблизи чёрной дыры выбрасывается струёй, а другой газ падает в чёрную дыру и неспешно увеличивает её скорость вращения.
Потому, что Вселенная расширяется, и плотность галактик значительно уменьшается, как раз галактические столкновения снабжают новые поступления газа к чёрной дыре. Аккреционный диск с течением времени истощается, но то, что остаётся, вращается всё стремительнее около более массивной чёрной дыры.
Эти особенности разрешают объектам BL Lacs поддерживать замечательные джеты, не обращая внимания на довольно скудное количество материала, поступающего в чёрную дыру.
В конечном итоге, энергия аккреции галактики, существующей в качестве FSRQ, сохраняется благодаря скорости вращения и увеличению массы его чёрной дыры, которая действует наподобие аккумулятора. В то время, когда наполненный газом аккреционный диск истощается, блазар поставляет в чёрную дыру накопленную энергию, что, не обращая внимания на понижение темпа аккреции, разрешает ей создавать джеты и высокоэнергетическое излучение подобно объекту BL Lac.
Необходимо заметить, что светимость лацертидов обязана уменьшаться с течением времени, поскольку чёрная дыра теряет энергию и снижает скорость вращения.
Астрологи собираются проверить эту идею с громадными выборками блазаров, являющимися частью полного обзора всего неба, произведённого телескопом Ферми. Познание подробностей этого перехода потребует кроме этого более глубоких знаний о природе джетов, весах чёрных дыр и галактическом окружении блазаров обоих классов.
Источник: earth-chronicles.ru
Откуда мы знаем, что Чёрные Дыры существуют? [MinutePhysics]
