Квазары Ц это черные дыры, которые находятся
в ядрах галактик. И массы этих черных дыр Ц от миллиона до миллиардов мас
с Солнца. Можно сказать, что почти каждая галактика имеет в ядре такую чер
ную дыру, но не каждая черная дыра светится и становится очень ярким исто
чником.
Валерий Сулейманов: Это от «топлива» зависит, которое поступ
ает на эту черную дыру. От количества падающей на нее материи.
С.Ф. Да, то есть энерговыделение квазара зависит от структуры г
алактики. Некоторые квазары, наиболее активные, их всего несколько проце
нтов, являются источниками радиоструй. Наблюдаются струи, струйные выбр
осы, они наблюдаются с помощью радиотелескопов. А микроквазары Ц черные
дыры в тесных двойных системах, массы которых Ц всего несколько солнеч
ных масс, что примерно в миллионы раз меньше. Было как-то естественно назв
ать их микроквазарами, хотя мне это определение не нравится, оно несколь
ко филологичное. И еще, если вы на радиотелескопе получили картинку, и смо
трите, вы в принципе не отличите, это квазар или микроквазар.
В.С. Дело в том, что от них тоже есть струи, такие же как от настоя
щих квазаров, просто масштабы их соответственно меньше.
А.Г. И они не обязательно должны находиться в центре галактики
, достаточно двойной системы.
В.С. Да, да. Но самое главное, что они потому неотличимы, что они б
лиже к нам находятся, в нашей Галактике, поэтому масштаб изображения на ф
оне, в картинной плоскости такой же получается, как у квазаров далеких Ц
они большие, но зато далеко. А здесь маленькие, но близко. Поэтому масштаб
одинаковый и выглядят они одинаково.
А.Г. Значит ли это, что мы можем наблюдать микроквазары, которы
е находятся только в нашей Галактике?
С.Ф. Нет, не значит. Микроквазаров не так много, известно около 20.
И поэтому мы выходим в другие галактики, где они более слабые из-за того, ч
то расстояние больше, чтобы искать подобные объекты, и об этом будет опре
деленная речь. Принципиально важно, что черная дыра, чтобы она была наблю
даема, должна подпитываться газом. В микроквазарах Ц это тесные двойные
системы с черной дырой Ц происходит перетекание газа с одного компонен
та на второй.
В.С. То есть с одной звезды, нормальной, которая расширилась до
того момента, когда, собственно говоря, сила притяжения на поверхности э
той звезды равна силе притяжения к черной дыре. Поэтому получается раста
скивание, газ перетаскивает прямо с поверхности звезды к черной дыре.
С.Ф. А в недрах галактик подкормка происходит за счет того, что
газ в галактике за счет трения медленно стекает к центру.
В.С. Или при взаимодействии двух галактик, что тоже очень вероя
тно, круговое движение газа нарушается и он может попасть на черную дыру.
С.Ф. От этой подкормки зависит светимость четной дыры. Сколько
падает граммов за секунду в центр, на черную дыру, столько и высветится, со
ответственно, около черной дыры (Валерий более подробно расскажет об это
м через минуту), высветится около 6-10 процентов от «эм-це-квадрат». Это огро
мное энерговыделение и огромное КПД, потому что если сравнить с термояде
рными или с ядерными источниками энергии Ц это в десятки раз больше, бол
ее эффективно. Микроквазары Ц это не только черные дыры, ярчайшие рентг
еновские источники, это объекты, выбрасывающие струи. Далеко не все черн
ые дыры в двойных системах так себя ведут. Считается, что для того чтобы по
явились струи, релятивистский объект должен быть, во-первых, черной дыро
й. В крайнем случае, нейтронной звездой без сильного магнитного поля, что
бы магнитное поле не поломало аккреционный диск (на картинке как раз акк
реционный диск), чтобы газ дошел буквально до центра, до радиуса Шваршиль
да, тогда появляется возможность выброса струй.
В.С. Здесь на картинке мы можем видеть как раз ту систему, котор
ую мы долго описывали, тесную двойную, где с нормальной звезды идет струя
вещества и бьет на черную дыру. И вещество закручивается в кольцо, в диск в
округ черной дыры, потому что оно не может прямо на него упасть из-за того,
что происходит вращение системы вокруг общего центра масс. Вещество дол
жно как-то терять свой угловой момент, как спутник-ракета вокруг Земли кр
утится, и чтобы упасть на нее, на Землю, нужно затормозиться, потерять угло
вой момент, и здесь точно также. В диске потеря углового момента происход
ит из-за трения соседних слоев, вращающихся с разной скоростью. При этом в
ыделяется очень большая энергия.
А.Г. Простите, еще один вопрос. А где находится центр массы тако
й системы, потому что ведь черная дыра…
В.С. Центр массы зависит от массы черной дыры. Нормальная звезд
а Ц порядка массы Солнца, наверное, в так называемых маломассивных рент
геновских двойных, или больше гораздо, если это рентгеновская двойная бо
льшой массы.
С.Ф. Центр массы посередине.
В.С. Это зависит от массы компонентов, где-то между ними находи
тся. Если массы равные, то посередине, и чем больше масса черной дыры по ср
авнению с массой звезды, тем ближе к черной дыре.
С.Ф. Механизм ускорения струй.
В.С. Сейчас такие струи, которые мы видели на предыдущей картин
ке, которые сейчас видим, наблюдаются практически у всех объектов с аккр
еционными дисками. Поэтому механизмов ускорения струй, скорее всего, нес
колько. Их, как минимум, известно три. Просто гидродинамические, когда изб
ыточное давление падающего вещества выбрасывает, выталкивает газ перп
ендикулярно диску в молодых звездах, когда давление излучения, давление
света просто выталкивает газ при сверхкритической аккреции, но об этом м
ы немножко позже поговорим. Или электромагнитный механизм. То есть когда
магнитным полем ускоряются частицы, и бьют такие две струи.
А.Г. Верните предыдущую картинку, я хочу уточнить о чем идет ре
чь. Вот эта вертикальная голубая струя…
В.С. Голубые объекты Ц это и есть струи. А желтенький вокруг Ц
это ветер, просто оттекающий от диска, с меньшей гораздо скоростью.
С.Ф. Центральная часть аккреционного диска более горячая, зде
сь художник это изобразил голубым, синим цветом.
А.Г. И энергия вертикального потока этих струй, которые выбрас
ываются, гораздо больше, чем энергия газа, который падает?
В.С. Нет.
А.Г. Тогда за счет чего достигается ускорение?
В.С. Дело в том, что энергии же не может взяться больше, чем она п
оступила. Поэтому источником энергии является гравитационная энергия
падающего вещества. Ее, естественно, должно быть больше, чем энергии отте
кающих струй.
А.Г. Понял, спасибо.
С.Ф. Можно так сказать, что там работает очень грубая и поэтому
правильная формула для потенциала, или для энерговыделения: в числителе
масса, в знаменателе Ц радиус. Масса Ц это масса черной дыры или централ
ьного объекта. А радиус Ц это радиус по диску. И ясно, что чем ближе подход
ит газ к черной дыре Ц радиус меньше в знаменателе, получается больше эн
ерговыделение. Там диск разогревается до огромных температур.
В.С. Миллионы градусов.
С.Ф. И существуют специфические механизмы, в частности, электр
омагнитный, когда вращающаяся черная дыра закручивает вокруг себя прос
транство, образуются магнитные поля, тороидальное магнитное поле, а элек
трическое поле направлено по оси вращения. Оно ускоряет заряженные реля
тивистские частицы Ц струи.
На предыдущей картинке были показаны как раз результаты наблюдения эти
х струй. Это знаменитый микроквазар, так называемый gamma-ray source GRS 1915+105. Его последо
вательно наблюдала группа Ральфа Спенсера, это европейская сеть радиот
елескопов со сверхдлинными базами. Масштаб здесь Ц миллисекунды дуги. П
оследовательно слева направо видна эволюция струй, после того как они бы
ли выброшены. Это картинки были получены через дни. Где-то там слева, соот
ветственно, не нарисован источник. И линии проведены так, что видно, что об
лака плазмы распространяются по баллистическим траекториям. В этих объ
ектах наблюдаются так называемые сверхсветовые скорости. Об этом, вероя
тно, в ваших передачах не говорилось. Скорость больше, чем скорость света,
запрещена. Но в космосе эти вещи наблюдаются. Это чисто релятивистские э
ффекты. Если источник движется примерно на наблюдателя со скоростью око
ло скорости света, то сам источник и кванты, излученные им (они движутся со
скоростью света), Ц все движется примерно со скоростью света. То есть ве
сь этот фронт не так уж далеко распространяется. Вся информация приходит
к нам сжатой во времени. Таким образом, объект мог 10 лет излучать, 10 лет двиг
алась эта струя. А мы наблюдаем всю картину за 10 дней. Перед нами картинка у
скоренно разворачивается.
В.С. Мы делим на 10 дней, хотя делить надо на 10 лет.
С.Ф. Такие сверхсветовые скорости наблюдаются в радиодиапазо
не, они наблюдаются и в квазарах, и в микроквазарах. Кстати, хотел сказать,
что где-то в начале 70-х годов, когда открыли сверхсветовые скорости, был бо
льшой шум. Люди, вероятно, не очень грамотные, говорили, что Вселенная слиш
ком большая, надо ее сжать. Мол, мы неправильно представляем масштабы Все
ленной Ц нельзя же двигаться быстрее скорости света! Но в работах наших
астрофизиков, а именно, в первую очередь, Виталия Лазаревича Гинзбурга, э
то 60-е годы, а также гениального астрофизика Мартина Риса из Кембриджа, та
кие вещи уже были предсказаны. И быстро довольно было понято, что это реля
тивистские эффекты. Релятивистские эффекты, вообще, очень красивы и необ
ычны.
В.С. Связано это с тем, что свет, с какой бы скоростью не двигался
источник света, все равно имеет скорость света. Летит источник, скажем, 0.99
от скорости света, испускает свет. И свет впереди источника чуть-чуть тол
ько идет. Относительно нас он тоже со скоростью света двигается. То есть о
н летел-летел, выстрелил что-то из себя, и летит вслед за ним, и еще раз выст
релил, то есть он может 10 лет лететь, потом выстрелить, а кванты к нам приход
ят от этих двух вспышек спрессованные, через очень небольшой промежуток
времени.
С.Ф. Здесь картинка нашего телескопа. Это 6-метровый оптически
й телескоп в горах Северного Кавказа. Специальная астрофизическая обсе
рватория, институт Академии наук. Здесь, на этом телескопе, проводятся на
блюдения, в частности, микроквазаров, но это далеко не единственная тема.
Это фотографии Владимира Романенко, и дальше будут, может быть, фоном пок
азаны картинки нашей обсерватории. Ближе к концу нашего рассказа мы пока
жем конкретные результаты по этим объектам. Можно следующую картинку?
С.Ф. Вот, пожалуйста, так взорвался тот же микроквазар GRS1915+105. Эта к
артинка обошла весь мир, ее автор Ц Филипп Мирабель, он и придумал это наз
вание для микроквазаров. Они с соавтором, Родригерсом, наблюдали это явл
ение. По горизонтальной оси идет время. Частокол Ц это рентгеновское из
лучение, так объект пульсирует прямо за несколько минут. Вдруг рентгенов
ское излучение (черная кривая верхняя), резко ослабляется, считается, что
это освобождается внутренняя часть аккреционного диска. И возникает вс
плеск инфракрасного, а потом и радиоизлучения. Здесь формируются реляти
вистские частицы, которые излучают синхронным образом, двигаясь в магни
тных полях. Частицы движутся в струе, это и есть сама струя. Там есть так на
зываемый мягкий спайк, Ц быстрый-быстрый всплеск рентгеновского излуч
ения, в этот момент как раз и запускаются струи.
Синхротронное излучение Ц здесь тоже наши советские астрофизики мног
о сделали, тот же самый В.Л.Гинзбург, а также уникальный астрофизик Шкловс
кий Иосиф Самуилович. Синхротронное излучение было ими предсказано, точ
нее, было предсказано, что оно должно быть очень распространенным в косм
осе. И струи микроквазаров Ц в среднем, а может и у всех, Ц излучают за сче
т синхротронного излучения выброшенных релятивистских электронов, поз
итронов Ц лептонов. Примерно так это выглядит. Как выясняется, во всех ми
кроквазарах, а также в уникальном микроквазаре SS433, к которому мы скоро пер
еходим, тоже перед вспышкой происходит ослабление рентгеновского излу
чения, то есть как-то выбрасывается вещество из внутренних частей аккре
ционного диска.
Эта последняя картинка тоже про микроквазары, их наблюдал Роберт Джеллм
инг. Роберт Джоуминг Ц уже покойный, был прекрасный американский астроф
изик. На левой картинке показан взрыв в микроквазаре V4641, это звезда Горанс
кого. Наш астроном, Виталий Горанский, ее открыл. Объект взорвался, через н
есколько часов выброшенная струя Ц мы видим ее как вытянутую структуру
Ц пролетела три орбиты Плутона со скоростью около скорости света. И еще
через полчаса уже видно, как начинает слабеть ядро, то есть релятивистск
ие электроны высвечивают свою энергию, и на следующей день почти все уже
ослабло. Это струи микроквазаров.
В.С. Это явление связано как раз со сверхкритической аккрецие
й. Дело в том, что если слишком много вещества падает на черную дыру и слиш
ком много энергии вырабатывается, возникает такой эффект, что сила давле
ния излучения на вещество начинает превосходить силу притяжения. Обычн
о вещество Ц это водород, протон и электрон. Протон притягивается к черн
ой дыре, а на электрон действует сила давления света, и они борются друг с
другом, кто сильнее. И есть некий критический темп выработки энергии, а зд
есь он определяется темпом падения вещества, темпом аккреции, при которо
м сила давления света начинает превышать силу притяжения на протон, и из
быточное вещество начинает просто выбрасываться. И при этом осуществля
ется самый высокий и эффективный темп энерговыделения. Скорее всего, это
т микроквазар, эта вспышка и была именно сверхкритической. Наши астрофиз
ики…
С.Ф. Ревнивцев, Гильфанов и Сюняев.
В.С. …Установили, что это сверхкритический режим.
С.Ф. Это называется «сверхкритический транзиент».
А.Г. А можно предсказать следующую вспышку, связанную со сверх
критическим транзиентом?
В.С. К сожалению, мы не знаем механизмов, которые запускают эту
вспышку в этих микроквазарах, но сейчас активно идет работа в этом напра
влении.
С.Ф. Предсказывают, но неудачно.
А.Г. То есть, пока наблюдательные данные не говорят о том, что эт
о явление может повторяться с определенной периодичностью?
В.С. Есть часть транзиентов, в которых черная дыра находится на
вытянутой элиптической орбите …
А.Г. Проходя, она забирает новую порцию вещества…
В.С. Да, да, там легко можно предсказать, там периодически все по
вторяется.
С.Ф. Это идея сверхкритической аккреции, о которой Валера нача
л рассказывать. Надо сказать, что сначала была статья наших астрофизиков
Н.И.Шакуры и Р.А.Сюняева, это, конечно, гениальная статья, хоть и 1973-го года. На
чиная с этого момента, астрофизикам стало ясно, как рассматривать аккрец
ионные диски, стало понятно, как двигаться. Там у них был параграф «Сверхк
ритическая аккреция», и там они рассказали, что это примерно такое. Валер
а уже говорил: вещества поставляется (темп аккреции) очень много, а нормал
ьная звезда, как говорят, она как бы не знает о проблемах со сверхкритичес
кой аккерцией у звезды-соседки; она может выдать в десять раз больше, в ты
сячу раз больше, а потом вдруг замолчать. В этом плане трудно предсказать
вспышку. Если темп аккреции, то есть темп поступления газа в диск, станови
тся выше, чем критический, тогда диск раздувается, вспухает, возникает мо
щнейший ветер, и внутри этого ветра поглощается все рентгеновское излуч
ение. Такой объект может вспыхнуть даже в оптике.
В.С. В нашей галактике есть пример такого уникального объекта,
где идет сверхкритическая аккреция все время. Большой вклад как раз Серг
ей Фабрика внес в изучение этого объекта, это объект SS433.
С.Ф. Пока мы смотрим на галактику М33, это изображение получил Фи
л Массей, известный астрофизик из США.
В.С. В этой галактике некоторые, тот же Сергей Фабрика, пыталис
ь найти такие же объекты, как SS433.
С.Ф. На нашем шестиметровом телескопе мы с Ольгой Шолуховой за
тратили очень много времени и сил в поисках в галактике М33 подобного объе
кта, о котором мы сейчас будем говорить. Тоже «уникального», но второго. Бе
зрезультатно. Этот объект Ц SS433 Ц тоже черная дыра в двойной системе. Но в
отличие от всех микроквазаров, он показывает не транзиентные всплески, а
он постоянно и существенно сверхкритический. Там в тысячу или даже в дес
ять тысяч раз больше падает вещества (вещество поставляет вторая звезда
) в область черной дыры, чем нужно для того, чтобы диск стал сверхкритическ
им.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
в ядрах галактик. И массы этих черных дыр Ц от миллиона до миллиардов мас
с Солнца. Можно сказать, что почти каждая галактика имеет в ядре такую чер
ную дыру, но не каждая черная дыра светится и становится очень ярким исто
чником.
Валерий Сулейманов: Это от «топлива» зависит, которое поступ
ает на эту черную дыру. От количества падающей на нее материи.
С.Ф. Да, то есть энерговыделение квазара зависит от структуры г
алактики. Некоторые квазары, наиболее активные, их всего несколько проце
нтов, являются источниками радиоструй. Наблюдаются струи, струйные выбр
осы, они наблюдаются с помощью радиотелескопов. А микроквазары Ц черные
дыры в тесных двойных системах, массы которых Ц всего несколько солнеч
ных масс, что примерно в миллионы раз меньше. Было как-то естественно назв
ать их микроквазарами, хотя мне это определение не нравится, оно несколь
ко филологичное. И еще, если вы на радиотелескопе получили картинку, и смо
трите, вы в принципе не отличите, это квазар или микроквазар.
В.С. Дело в том, что от них тоже есть струи, такие же как от настоя
щих квазаров, просто масштабы их соответственно меньше.
А.Г. И они не обязательно должны находиться в центре галактики
, достаточно двойной системы.
В.С. Да, да. Но самое главное, что они потому неотличимы, что они б
лиже к нам находятся, в нашей Галактике, поэтому масштаб изображения на ф
оне, в картинной плоскости такой же получается, как у квазаров далеких Ц
они большие, но зато далеко. А здесь маленькие, но близко. Поэтому масштаб
одинаковый и выглядят они одинаково.
А.Г. Значит ли это, что мы можем наблюдать микроквазары, которы
е находятся только в нашей Галактике?
С.Ф. Нет, не значит. Микроквазаров не так много, известно около 20.
И поэтому мы выходим в другие галактики, где они более слабые из-за того, ч
то расстояние больше, чтобы искать подобные объекты, и об этом будет опре
деленная речь. Принципиально важно, что черная дыра, чтобы она была наблю
даема, должна подпитываться газом. В микроквазарах Ц это тесные двойные
системы с черной дырой Ц происходит перетекание газа с одного компонен
та на второй.
В.С. То есть с одной звезды, нормальной, которая расширилась до
того момента, когда, собственно говоря, сила притяжения на поверхности э
той звезды равна силе притяжения к черной дыре. Поэтому получается раста
скивание, газ перетаскивает прямо с поверхности звезды к черной дыре.
С.Ф. А в недрах галактик подкормка происходит за счет того, что
газ в галактике за счет трения медленно стекает к центру.
В.С. Или при взаимодействии двух галактик, что тоже очень вероя
тно, круговое движение газа нарушается и он может попасть на черную дыру.
С.Ф. От этой подкормки зависит светимость четной дыры. Сколько
падает граммов за секунду в центр, на черную дыру, столько и высветится, со
ответственно, около черной дыры (Валерий более подробно расскажет об это
м через минуту), высветится около 6-10 процентов от «эм-це-квадрат». Это огро
мное энерговыделение и огромное КПД, потому что если сравнить с термояде
рными или с ядерными источниками энергии Ц это в десятки раз больше, бол
ее эффективно. Микроквазары Ц это не только черные дыры, ярчайшие рентг
еновские источники, это объекты, выбрасывающие струи. Далеко не все черн
ые дыры в двойных системах так себя ведут. Считается, что для того чтобы по
явились струи, релятивистский объект должен быть, во-первых, черной дыро
й. В крайнем случае, нейтронной звездой без сильного магнитного поля, что
бы магнитное поле не поломало аккреционный диск (на картинке как раз акк
реционный диск), чтобы газ дошел буквально до центра, до радиуса Шваршиль
да, тогда появляется возможность выброса струй.
В.С. Здесь на картинке мы можем видеть как раз ту систему, котор
ую мы долго описывали, тесную двойную, где с нормальной звезды идет струя
вещества и бьет на черную дыру. И вещество закручивается в кольцо, в диск в
округ черной дыры, потому что оно не может прямо на него упасть из-за того,
что происходит вращение системы вокруг общего центра масс. Вещество дол
жно как-то терять свой угловой момент, как спутник-ракета вокруг Земли кр
утится, и чтобы упасть на нее, на Землю, нужно затормозиться, потерять угло
вой момент, и здесь точно также. В диске потеря углового момента происход
ит из-за трения соседних слоев, вращающихся с разной скоростью. При этом в
ыделяется очень большая энергия.
А.Г. Простите, еще один вопрос. А где находится центр массы тако
й системы, потому что ведь черная дыра…
В.С. Центр массы зависит от массы черной дыры. Нормальная звезд
а Ц порядка массы Солнца, наверное, в так называемых маломассивных рент
геновских двойных, или больше гораздо, если это рентгеновская двойная бо
льшой массы.
С.Ф. Центр массы посередине.
В.С. Это зависит от массы компонентов, где-то между ними находи
тся. Если массы равные, то посередине, и чем больше масса черной дыры по ср
авнению с массой звезды, тем ближе к черной дыре.
С.Ф. Механизм ускорения струй.
В.С. Сейчас такие струи, которые мы видели на предыдущей картин
ке, которые сейчас видим, наблюдаются практически у всех объектов с аккр
еционными дисками. Поэтому механизмов ускорения струй, скорее всего, нес
колько. Их, как минимум, известно три. Просто гидродинамические, когда изб
ыточное давление падающего вещества выбрасывает, выталкивает газ перп
ендикулярно диску в молодых звездах, когда давление излучения, давление
света просто выталкивает газ при сверхкритической аккреции, но об этом м
ы немножко позже поговорим. Или электромагнитный механизм. То есть когда
магнитным полем ускоряются частицы, и бьют такие две струи.
А.Г. Верните предыдущую картинку, я хочу уточнить о чем идет ре
чь. Вот эта вертикальная голубая струя…
В.С. Голубые объекты Ц это и есть струи. А желтенький вокруг Ц
это ветер, просто оттекающий от диска, с меньшей гораздо скоростью.
С.Ф. Центральная часть аккреционного диска более горячая, зде
сь художник это изобразил голубым, синим цветом.
А.Г. И энергия вертикального потока этих струй, которые выбрас
ываются, гораздо больше, чем энергия газа, который падает?
В.С. Нет.
А.Г. Тогда за счет чего достигается ускорение?
В.С. Дело в том, что энергии же не может взяться больше, чем она п
оступила. Поэтому источником энергии является гравитационная энергия
падающего вещества. Ее, естественно, должно быть больше, чем энергии отте
кающих струй.
А.Г. Понял, спасибо.
С.Ф. Можно так сказать, что там работает очень грубая и поэтому
правильная формула для потенциала, или для энерговыделения: в числителе
масса, в знаменателе Ц радиус. Масса Ц это масса черной дыры или централ
ьного объекта. А радиус Ц это радиус по диску. И ясно, что чем ближе подход
ит газ к черной дыре Ц радиус меньше в знаменателе, получается больше эн
ерговыделение. Там диск разогревается до огромных температур.
В.С. Миллионы градусов.
С.Ф. И существуют специфические механизмы, в частности, электр
омагнитный, когда вращающаяся черная дыра закручивает вокруг себя прос
транство, образуются магнитные поля, тороидальное магнитное поле, а элек
трическое поле направлено по оси вращения. Оно ускоряет заряженные реля
тивистские частицы Ц струи.
На предыдущей картинке были показаны как раз результаты наблюдения эти
х струй. Это знаменитый микроквазар, так называемый gamma-ray source GRS 1915+105. Его последо
вательно наблюдала группа Ральфа Спенсера, это европейская сеть радиот
елескопов со сверхдлинными базами. Масштаб здесь Ц миллисекунды дуги. П
оследовательно слева направо видна эволюция струй, после того как они бы
ли выброшены. Это картинки были получены через дни. Где-то там слева, соот
ветственно, не нарисован источник. И линии проведены так, что видно, что об
лака плазмы распространяются по баллистическим траекториям. В этих объ
ектах наблюдаются так называемые сверхсветовые скорости. Об этом, вероя
тно, в ваших передачах не говорилось. Скорость больше, чем скорость света,
запрещена. Но в космосе эти вещи наблюдаются. Это чисто релятивистские э
ффекты. Если источник движется примерно на наблюдателя со скоростью око
ло скорости света, то сам источник и кванты, излученные им (они движутся со
скоростью света), Ц все движется примерно со скоростью света. То есть ве
сь этот фронт не так уж далеко распространяется. Вся информация приходит
к нам сжатой во времени. Таким образом, объект мог 10 лет излучать, 10 лет двиг
алась эта струя. А мы наблюдаем всю картину за 10 дней. Перед нами картинка у
скоренно разворачивается.
В.С. Мы делим на 10 дней, хотя делить надо на 10 лет.
С.Ф. Такие сверхсветовые скорости наблюдаются в радиодиапазо
не, они наблюдаются и в квазарах, и в микроквазарах. Кстати, хотел сказать,
что где-то в начале 70-х годов, когда открыли сверхсветовые скорости, был бо
льшой шум. Люди, вероятно, не очень грамотные, говорили, что Вселенная слиш
ком большая, надо ее сжать. Мол, мы неправильно представляем масштабы Все
ленной Ц нельзя же двигаться быстрее скорости света! Но в работах наших
астрофизиков, а именно, в первую очередь, Виталия Лазаревича Гинзбурга, э
то 60-е годы, а также гениального астрофизика Мартина Риса из Кембриджа, та
кие вещи уже были предсказаны. И быстро довольно было понято, что это реля
тивистские эффекты. Релятивистские эффекты, вообще, очень красивы и необ
ычны.
В.С. Связано это с тем, что свет, с какой бы скоростью не двигался
источник света, все равно имеет скорость света. Летит источник, скажем, 0.99
от скорости света, испускает свет. И свет впереди источника чуть-чуть тол
ько идет. Относительно нас он тоже со скоростью света двигается. То есть о
н летел-летел, выстрелил что-то из себя, и летит вслед за ним, и еще раз выст
релил, то есть он может 10 лет лететь, потом выстрелить, а кванты к нам приход
ят от этих двух вспышек спрессованные, через очень небольшой промежуток
времени.
С.Ф. Здесь картинка нашего телескопа. Это 6-метровый оптически
й телескоп в горах Северного Кавказа. Специальная астрофизическая обсе
рватория, институт Академии наук. Здесь, на этом телескопе, проводятся на
блюдения, в частности, микроквазаров, но это далеко не единственная тема.
Это фотографии Владимира Романенко, и дальше будут, может быть, фоном пок
азаны картинки нашей обсерватории. Ближе к концу нашего рассказа мы пока
жем конкретные результаты по этим объектам. Можно следующую картинку?
С.Ф. Вот, пожалуйста, так взорвался тот же микроквазар GRS1915+105. Эта к
артинка обошла весь мир, ее автор Ц Филипп Мирабель, он и придумал это наз
вание для микроквазаров. Они с соавтором, Родригерсом, наблюдали это явл
ение. По горизонтальной оси идет время. Частокол Ц это рентгеновское из
лучение, так объект пульсирует прямо за несколько минут. Вдруг рентгенов
ское излучение (черная кривая верхняя), резко ослабляется, считается, что
это освобождается внутренняя часть аккреционного диска. И возникает вс
плеск инфракрасного, а потом и радиоизлучения. Здесь формируются реляти
вистские частицы, которые излучают синхронным образом, двигаясь в магни
тных полях. Частицы движутся в струе, это и есть сама струя. Там есть так на
зываемый мягкий спайк, Ц быстрый-быстрый всплеск рентгеновского излуч
ения, в этот момент как раз и запускаются струи.
Синхротронное излучение Ц здесь тоже наши советские астрофизики мног
о сделали, тот же самый В.Л.Гинзбург, а также уникальный астрофизик Шкловс
кий Иосиф Самуилович. Синхротронное излучение было ими предсказано, точ
нее, было предсказано, что оно должно быть очень распространенным в косм
осе. И струи микроквазаров Ц в среднем, а может и у всех, Ц излучают за сче
т синхротронного излучения выброшенных релятивистских электронов, поз
итронов Ц лептонов. Примерно так это выглядит. Как выясняется, во всех ми
кроквазарах, а также в уникальном микроквазаре SS433, к которому мы скоро пер
еходим, тоже перед вспышкой происходит ослабление рентгеновского излу
чения, то есть как-то выбрасывается вещество из внутренних частей аккре
ционного диска.
Эта последняя картинка тоже про микроквазары, их наблюдал Роберт Джеллм
инг. Роберт Джоуминг Ц уже покойный, был прекрасный американский астроф
изик. На левой картинке показан взрыв в микроквазаре V4641, это звезда Горанс
кого. Наш астроном, Виталий Горанский, ее открыл. Объект взорвался, через н
есколько часов выброшенная струя Ц мы видим ее как вытянутую структуру
Ц пролетела три орбиты Плутона со скоростью около скорости света. И еще
через полчаса уже видно, как начинает слабеть ядро, то есть релятивистск
ие электроны высвечивают свою энергию, и на следующей день почти все уже
ослабло. Это струи микроквазаров.
В.С. Это явление связано как раз со сверхкритической аккрецие
й. Дело в том, что если слишком много вещества падает на черную дыру и слиш
ком много энергии вырабатывается, возникает такой эффект, что сила давле
ния излучения на вещество начинает превосходить силу притяжения. Обычн
о вещество Ц это водород, протон и электрон. Протон притягивается к черн
ой дыре, а на электрон действует сила давления света, и они борются друг с
другом, кто сильнее. И есть некий критический темп выработки энергии, а зд
есь он определяется темпом падения вещества, темпом аккреции, при которо
м сила давления света начинает превышать силу притяжения на протон, и из
быточное вещество начинает просто выбрасываться. И при этом осуществля
ется самый высокий и эффективный темп энерговыделения. Скорее всего, это
т микроквазар, эта вспышка и была именно сверхкритической. Наши астрофиз
ики…
С.Ф. Ревнивцев, Гильфанов и Сюняев.
В.С. …Установили, что это сверхкритический режим.
С.Ф. Это называется «сверхкритический транзиент».
А.Г. А можно предсказать следующую вспышку, связанную со сверх
критическим транзиентом?
В.С. К сожалению, мы не знаем механизмов, которые запускают эту
вспышку в этих микроквазарах, но сейчас активно идет работа в этом напра
влении.
С.Ф. Предсказывают, но неудачно.
А.Г. То есть, пока наблюдательные данные не говорят о том, что эт
о явление может повторяться с определенной периодичностью?
В.С. Есть часть транзиентов, в которых черная дыра находится на
вытянутой элиптической орбите …
А.Г. Проходя, она забирает новую порцию вещества…
В.С. Да, да, там легко можно предсказать, там периодически все по
вторяется.
С.Ф. Это идея сверхкритической аккреции, о которой Валера нача
л рассказывать. Надо сказать, что сначала была статья наших астрофизиков
Н.И.Шакуры и Р.А.Сюняева, это, конечно, гениальная статья, хоть и 1973-го года. На
чиная с этого момента, астрофизикам стало ясно, как рассматривать аккрец
ионные диски, стало понятно, как двигаться. Там у них был параграф «Сверхк
ритическая аккреция», и там они рассказали, что это примерно такое. Валер
а уже говорил: вещества поставляется (темп аккреции) очень много, а нормал
ьная звезда, как говорят, она как бы не знает о проблемах со сверхкритичес
кой аккерцией у звезды-соседки; она может выдать в десять раз больше, в ты
сячу раз больше, а потом вдруг замолчать. В этом плане трудно предсказать
вспышку. Если темп аккреции, то есть темп поступления газа в диск, станови
тся выше, чем критический, тогда диск раздувается, вспухает, возникает мо
щнейший ветер, и внутри этого ветра поглощается все рентгеновское излуч
ение. Такой объект может вспыхнуть даже в оптике.
В.С. В нашей галактике есть пример такого уникального объекта,
где идет сверхкритическая аккреция все время. Большой вклад как раз Серг
ей Фабрика внес в изучение этого объекта, это объект SS433.
С.Ф. Пока мы смотрим на галактику М33, это изображение получил Фи
л Массей, известный астрофизик из США.
В.С. В этой галактике некоторые, тот же Сергей Фабрика, пыталис
ь найти такие же объекты, как SS433.
С.Ф. На нашем шестиметровом телескопе мы с Ольгой Шолуховой за
тратили очень много времени и сил в поисках в галактике М33 подобного объе
кта, о котором мы сейчас будем говорить. Тоже «уникального», но второго. Бе
зрезультатно. Этот объект Ц SS433 Ц тоже черная дыра в двойной системе. Но в
отличие от всех микроквазаров, он показывает не транзиентные всплески, а
он постоянно и существенно сверхкритический. Там в тысячу или даже в дес
ять тысяч раз больше падает вещества (вещество поставляет вторая звезда
) в область черной дыры, чем нужно для того, чтобы диск стал сверхкритическ
им.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24