Молодые звёзды высветили вальс чёрных сердец

Любопытные вести пришли из созвездия Змееносца. Хорошо, чуть поближе — из Калифорнии. Но вести, относящиеся к объекту, удалённому от нас на гигантское расстояние. Впервые астрономы приоткрыли завесу тайны над тем, что случится со сверхмассивными ядрами двух галактик, когда они задумают пойти на таран.

Клэр Макс (Claire Max) и её коллеги из университета Калифорнии в Санта-Круз (University of California in Santa Cruz) сумели получить беспрецедентные изображения двух чёрных дыр (вернее — окружающего их материала), идущих на сближение друг с другом на расстоянии в 300 миллионов световых лет от нас.

 

 

Объектом нового исследования стала галактика NGC 6240, образовавшаяся некогда при столкновении двух галактик. Собственно процесс столкновения всё ещё идёт. Ну а инструментом выступил 10-метровый телескоп Keck II обсерватории Кека на Гавайях (W.M. Keck Observatory).

Центр галактики NGC 6240 в рентгеновском диапазоне, снятый телескопом Chandra. С этого примечательного кадра началось многолетнее расследование, ключ к которому, кажется, учёные подобрали только теперь (фото S.Komossa, G.Hasinger (MPE) et al., CXC, NASA).

С использованием новой технологии адаптивной оптики (позволяющей снизить влияние атмосферных помех), а также, не в последнюю очередь, благодаря просто очень удачной ночи со спокойной атмосферой, учёные смогли получить необычайно точное инфракрасное изображение NGC 6240, которое поможет астрономам разобраться с деталями прежних снимков, выполненных в видимом, рентгеновском и радио— диапазонах.

"Мы наблюдали эту пару столкнувшихся галактик на различных длинах волн и видели то, что предположительно было парой чёрных дыр. Но было очень трудно понять — как наблюдения на различных волнах соответствуют друг другу, — поясняет важность своей работы Макс.

— Результаты, полученные благодаря адаптивной оптике, позволили нам связать всё это вместе, и теперь мы можем действительно видеть всё: горячую пыль в инфракрасном свете, звёзды в видимом и инфракрасном диапазонах, а также — рентген и радио-эмиссию, идущие от областей, примыкающих непосредственно к чёрных дырам".

	Тот самый кадр из нового исследования: зелёная вертикальная линия отмечает одну секунду дуги или 1600 световых лет на том расстоянии, что разделяет нас и NGC 6240. Кластеры молодых звёзд видны в виде маленьких голубых точек (фото C. Max, G. Canalizo, W. de Vries).

Напомним, в 2002 году при помощи рентгеновской орбитальной обсерватории Chandra в центре NGC 6240 были обнаружены сразу две сверхмассивные чёрные дыры с массой в миллионы масс Солнца каждая.

Но, как сказано в пресс-релизе университета, на снимках в разных диапазонах очень мало характерных контрольных точек, то есть — объектов, общих для всех снимков, которые позволили бы верно наложить изображения друг на друга.

Картинки в волнах инфракрасного диапазона меньше страдают от рассеивающего влияния пыли в галактиках в сравнении с видимым светом, так что в новом исследовании учёным удалось получить снимки двух ядер NGC 6240 со сложной прилегающей структурой звёздного острова. О результатах своих наблюдений Макс и коллеги отчитались в журнале Science.

Самое интересное — это слабые световые точки, роящиеся вокруг чёрных дыр. Это группы молодых звёзд, рождённых во всплеске процесса звёздообразования, вызванном столкновением двух богатых газом галактик.

Точное определение, какие из деталей на инфракрасных изображениях соответствуют позициям чёрных дыр, потребовало ряда шагов и наблюдений на нескольких длинах волн в инфракрасном диапазоне.

А это NGC 6240 в комбинированном изображении: видимом с Hubble и рентгеновском с Chandra. Даже с таким совмещением тонкие детали событий, идущих близ сливающихся ядер галактик – гигантских чёрных дыр – различить нельзя (фото с сайта utahskies.org).

Вообще выяснилось, что каждая из двух чёрных дыр проживает в центре мощного вращающегося диска из звёзд.

А ещё астрономы установили, что самые яркие из упомянутых выше групп молодых звёзд, окружающих эти диски в виде облаков, также лежат в плоскости данных дисков, причём обнаружены такие кластеры, почему-то, только на "отступающей" стороне дисков. Так что исследователям ещё предстоит долго разбираться с этими удивительными объектами.

По оценке астрономов, две чёрные дыры в центре NGC 6240 сольются в одну, произведя мощный выброс энергии. Произойдёт это через 10-100 миллионов лет.

Так выглядит (по реконструкции учёных) слияние двух сверхмассивных чёрных дыр, прежде являвшихся центрами столкнувшихся галактик (иллюстрации J.Barnes, University of Hawaii/J.Hibbard, NRAO; NASA/CXC/A. Hobart).

Слияния галактик, как полагают учёные, играют главную роль в развитии галактик и могут объяснять многие из их свойств. Например, известно, что масса чёрной дыры в центре галактики хорошо коррелирует с крупномасштабными свойствами этой галактики. Гипотеза коэволюции объясняет эту связь: и чёрные дыры в ядрах, и сами галактики растут благодаря поглощениям и слияниям, повторяющимся не один раз на протяжении большого (космического по масштабу) времени.

"Гравитационное влияние чёрной дыры фактически ограничено относительно маленькой областью вокруг неё, так как это может затронуть остальную часть галактики? Но если бы чёрная дыра и галактика развивались совместно, проходя через череду слияний, это объяснило бы корреляцию параметров", — говорит Клэр.

Нам остаётся добавить, что нашу собственную Галактику и чёрную дыру в её центре ждёт аналогичное слияние с галактикой Андромеды. И пусть это произойдёт через миллиарды лет, на примере NGC 6240 мы можем во всех красках видеть – как оно будет. Это и есть сила адаптивной оптики, сила науки.

Статья получена: Membrana.ru