[Перевод] Спросите Итана №28: Чем кормить чудовище
Нам нравятся все эти удивительные истории. Воображение помогает вызывать к жизни героев этих историй.
— Дэниел Тэммет
Читатель спрашивает:
Недавно стало известно, что Стрелец A* в этом году встретится с облаком газа, и есть вероятность, что она превратится в квазар.
Я думаю, что нет, из-за своего размера –, но не знаю, как это аргументировано доказать, не являясь астрофизиком. Скажите, Итан, не настанет ли нам всем конец, когда во все стороны побегут высокоэнергетические лучи почти по всему электромагнитному спектру, вместе с релятивистскими струями?
Пояснение из Вики: Стрелец A* (лат. Sagittarius A*, Sgr A*; произносится «Стрелец А со звездочкой» — компактный радиоисточник, находящийся в центре нашей галактики, входит в состав радиоисточника Стрелец А. Излучает также в инфракрасном, рентгеновском и других диапазонах. Представляет собой сверхмассивный объект (вероятно, чёрную дыру), окружённый горячим радиоизлучающим газовым облаком диаметром около 1,8 пк. Расстояние до радиоисточника составляет около 26 тыс. св. лет, масса центрального объекта — 4,3×106 солнечных.
Для начала рассмотрим то, что у нас есть.
Это вид на центр нашей галактики, составленный наложением нескольких изображений, полученных в разных диапазонах, включая рентгеновское излучение, видимый и инфракрасный свет. Самый центр галактики — наиболее густонаселённое место из всех, что мы можем найти и в миллионе световых лет в любую сторону от нас. Внизу я максимально увеличил центр галактики на картинке.
Если мы будем рассматривать только звёзды и их движение, мы сможем сделать важный вывод по поводу гравитации в этой точке пространства — звёзды двигаются по замкнутым эллиптическим орбитам (в трёх измерениях), вокруг некоего центра.
И из этого центра не исходит никакого света, но судя по движениям звёзд, там должна находиться масса не менее 4 миллионов солнечных. Сегодня этот объект известен как Стрелец А*, сверхмассивная чёрная дыра в центре Млечного пути, и самый массивный объект нашей галактики.
Всё становится ещё интереснее, если мы будем смотреть не только на звёзды, но и на другие объекты — например, на газопылевые облака.
Как и следовало ожидать, в любой галактике можно найти газовые облака любых видов — молекулярные, ионизированные, сжимающиеся, стационарные, высокоскоростные, и т.п. Всех их можно встретить в центре и нашей галактики. В этом смысле от других мест галактики центр ничем не отличается.
Но в центре есть другое отличие — там присутствует тело массой в 4 миллиона солнечных, и это ближайший к нам из таких крупных объектов, находящийся от нас на расстоянии всего лишь 25000–27000 световых лет.
Используя разные инструменты, находящиеся в распоряжении Очень Большого Телескопа в Чили, мы отслеживали некоторые облака в центре галактики, подыскивая объекты, которые проходят поблизости от ультрамассивного центра.
Это интересует нас потому, что любой сравнительно небольшой объект, проходящий рядом с массивным, будет разорван в клочья, нагрет и начнёт с ускорением падать в центр. Это верно даже для нашей скучной Солнечной системы, где мы увидели результат встречи кометы с массивной планетой. В 1994 комета Шумейкера-Леви была разорвана Юпитером, и упала на планету, представив отличное зрелище для любителей и профессионалов в астрономии.
Но если какой-то объект повстречается с чёрной дырой, его атомы так сильно разогреются, что превратятся в ионы — распадутся на положительно заряженное ядро и свободные электроны. А так как у чёрных дыр кроме большой массы есть ещё и сильные магнитные поля, эти частицы начнут сильно ускоряться, что приведёт к колоссальным выбросам энергии.
Эти явления происходят повсюду во Вселенной — как в близких галактиках вроде Альфы Центавра, так и в далёких квазарах.
Что насчёт центра нашей галактики? Ни одна из звёзд пока не собирается столкнуться с ультрамассивным объектом, и вспышки, видимые на рентгеновских и инфракрасных снимках, были мелкие и не впечатляющие. Значит, нашу чёрную дыру практически не кормят.
Но всё может поменяться.
Высокоскоростное газовое облако, впервые отмеченное в 2002 году, разогналось уже в два раза относительно первоначальной скорости, и сейчас несётся со скоростью около 2000 км/с (около 1% от скорости света). Оно пройдёт всего лишь в 3100 радиусах горизонта событий от чёрной дыры. На картинке видно, что в 2011 году облако уже начало менять форму, а его температура повышается до 600 К!
Учёные уже провели симуляцию того, что нам нужно ожидать в ближайшие годы — и это надо видеть:
Но как бы ни было это событие замечательно,-, а с научной точки зрения оно даст нам много информации о центре нашей галактики и о динамических процессах, происходящих вблизи чёрных дыр,- это не та катастрофа, которой ждут наиболее впечатлительные граждане.
Во-первых, это облако весит всего лишь в несколько раз больше Земли — этого явно не хватит для большого энергетического всплеска. Во-вторых, расстояние в 3100 радиусов горизонта событий — это вовсе не мало, для нашей чёрной дыры расстояние, на которое к ней приблизится облако, будет в десять раз больше, чем расстояние от Солнца до Плутона. В-третьих, газ, который непосредственно будет контактировать с чёрной дырой, будет добираться до неё десятилетиями.
У всех чёрных дыр должен быть аккреционный диск, построенный из материи, которая была разорвана гравитацией и сконцентрировалась вокруг неё. По этому поводу мы тоже получим много информации, когда увидим, как газовое облако взаимодействует с нашей чёрной дырой. Кроме того, мы сможем поймать некоторое количество рентгеновского излучения от ускоряющегося горячего газа, что тоже пополнит копилку наших знаний о центре галактики.
Самое интересное начнётся в 2018 году. Помните ту анимацию про движение вокруг центра галактики? Приведу её ещё раз, только сейчас обратите внимание на звезду SO-2.
В 2018-м она пройдёт гораздо ближе к центру галактики, чем облако газа, и она должна будет провзаимодействовать с этим облаком и пройти сквозь газ, который будет притянут чёрной дырой. В этот момент мы сможем проверить и общую теорию относительности, и некоторые положения астрофизики межзвёздного газа.
Это отличная находка для науки, и мы сможем узнать очень много всего о том, как работает наша Вселенная в достаточно экстремальных условиях. Но для любителей конца света это плохой кандидат. В лучшем случае они получат небольшую вспышку рентгеновского излучения, но большинство лучей будут направлены перпендикулярно плоскости галактики, а не в нашу сторону.
