Сияние от слияния: Рождение квазаров

Один из самых интересных для изучения небесных объектов — квазары, чрезвычайно мощные и компактные источники излучения, которые называют иногда «маяками Вселенной». В некотором роде, квазары — это «космические генераторы», вырабатывающие и выбрасывающие в пространство колоссально мощное излучение и джеты материи. Имея размеры примерно с нашу Солнечную систему, они сияют ярче, чем целые галактики, и могут непрерывно светиться до 100 млн лет. Представляете, какая колоссальная энергия сокрыта в них?

Хотя открыты квазары были еще в 1950-х, а сегодня известны уже тысячи квазаров, долгое время ученые вообще не могли понять природу этих тел. Наиболее популярна теория, согласно которой квазары представляют собой очень плотный и быстро вращающийся аккреционный диск раскаленной материи, падающей по длинной спирали в «чрево» сверхмассивной черной дыры в центре какой-нибудь далекой галактики. С другой стороны, имеется масса примеров тому, что сверхмассивные черные дыры не образуют никаких квазаров — так происходит в нашей собственной галактике.

Возможно, мы просто не можем их разглядеть? Если эти квазары слишком молоды (по их, конечно, меркам), они могут быть окружены чрезвычайно плотным газопылевым облаком. Материя этого облака поглощает излучение квазара — и, в свою очередь, начинает испускать излучение само. Тогда квазар видится нам, как раскаленное облако газа и пыли, сам оставаясь скрытым. Такое предположение было высказано в конце 1990-х.

Чтобы заглянуть за эту пелену, гавайский астроном Эзекиль Трейстер (Ezequiel Treister) и его коллеги из 100 тыс. снимков, сделанных орбитальным телескопом Hubble, отобрали 200 подходящих галактик. Самые древние из них расположены в 11 млрд световых лет от нас — т. е., относятся к тому далекому времени, когда всей Вселенной было около 2,7 млрд лет от роду. Центры этих галактик они сфотографировали и в других диапазонах волн (Hubble — оптический телескоп): в рентгеновском, с помощью зонда Chandra, и инфракрасном, телескопом Spitzer. И что же? «Скрытые» квазары обнаружились во всех до единой из этих 200 галактик!

Что еще более важно, детальный анализ формы галактик, видимой на снимках Hubble, показал, что все они являются результатами космических слияний, когда в единое целое слились две галактики и их сверхмассивные черные дыры.

Если взять эти два результата и прибавить предыдущие теоретические предположения, то можно построить уже вполне обоснованную версию природы квазаров. Когда сливаются две крупных галактики со сверхмассивными черными дырами в своих активных центрах, формируется единая — совершенно колоссальная, весом в миллиарды солнц, черная дыра, которая, как ей и положено, начинает с аппетитом поглощать окружающую материю.

Поначалу эта активность может быть не слишком заметной издалека: материя слившихся галактик отлично экранирует происходящее. Однако в один прекрасный день — примерно 100 млн лет спустя — черная дыра, как невиданный пылесос, расчищает пространство вокруг себя, и высокоэнергетические частицы, которые испускают полюса квазара, прорываются наружу. Спустя еще приблизительно такое же время квазар полностью вырабатывает свой ресурс, поглотив основную массу окружающего вещества, и превращается в «обычную» сверхмассивную черную дыру.

Как подтверждают результаты, полученные группой Трейстера, в ранней Вселенной столкновения галактик — и, как следствие, формирование квазаров — было куда более распространенным явлением, чем в сегодняшнем, сравнительно спокойном мире. Хотя бы потому, что галактики тогда находились намного ближе друг к другу.

О другой интересной версии того, откуда берется материя, «воспламеняющая» квазары, читайте в нашей заметке «Идеальное топливо».

По публикации ScienceNOW