Материя, падая в недра сверхмассивных черных дыр, ведет себя довольно хитрым образом, порождая примечательные явления в центрах галактик.
Двойное сердце Андромеды: Два диска у одной дыры
Центр галактики Андромеда включает вращающийся диск материи и старых звезд (показан красным). Сверхмассивная черная дыра (черная точка) расположена в центре второго диска (голубой) из более молодых звезд

В 1993 г. орбитальный телескоп Hubble сумел заглянуть в самый центр знаменитой Туманности Андромеды (М31), сверхгигантской галактики, удаленной от нас примерно на 2,5 млн световых лет. Зоркий аппарат сразу обнаружил, что центр этот — двойной.

С тех пор прошло больше 15-ти лет, на эту тему написаны десятки статей, но до сих пор однозначного, всех устраивающего объяснения этой странной особенности Андромеды не было. Правда, такое объяснение может дать недавно появившаяся работа калифорнийских астрономов Филиппа Хопкинкса (Philip Hopkins) и Элиота Кватерта (Eliot Quataert). Впрочем, начать придется издалека.

Напомним, что в активных центрах всех крупных галактик (и Андромеды, и нашего Млечного Пути) обнаруживаются сверхмассивные черные дыры (СЧД). Но возникает вопрос: как все-таки дыра умудряется заглатывать такое количество материи? Расчеты показывают, что падение в эту бездну происходит по спиральной траектории, так быстро что создается настолько большая центробежная сила, что она способна, по меньшей мере, сильно замедлить движение вещества в СЧД, а то и вовсе позволить ему вырваться прочь.

Материя, оказавшаяся достаточно близко — порядка трети светового года — поглощается легко. На таком расстоянии влияние СЧД очень сильно, в том числе и влияние ее магнитного поля, которое замедляет вращение и ослабляет центробежные силы.

Если дистанция намного больше — от 30 до 300 световых лет — то подталкивать материю к черной дыре могут гравитационные взаимодействия и между объектами самой галактики, и влияние соседних галактик. Но вот на расстояниях промежуточных между этими величинами — между примерно 0,3 и 30 световыми годами от центра галактики, по всем расчетам, не должно иметься сил, способных нивелировать эффект центробежных сил и подтолкнуть вещество в недра СЧД.

Именно с этим вопросом оказалась связана «двойная» природа центра галактики Андромеда — по крайней мере, к такому выводу пришли ученые, проведя компьютерное моделирование поведения материи на промежуточных дистанциях от СЧД.

Оказалось, что здесь облака газа, пыли и звезды, движущиеся по спирали к СЧД, складываются в структуры дисков, центры которых смещены относительно центра галактики и самой дыры. Взаимное влияние этих дисков и замедляет вращение, снижая величину центробежных сил и позволяя черной дыре «всасывать» материю беспрепятственно.

Lopsided stellar disks help black holes guzzle gas from Science News on Vimeo.

Работа эта, разумеется, чисто теоретическая. Однако, по мнению Хопкинса и Кватерта, именно наличием двух таких смещенных дисков объясняется необычная особенность активного центра галактики Андромеда.

К сожалению, провести достаточное количество наблюдений в поисках аналогичных структур в других галактиках будет не очень-то просто. Они расположены слишком близко к сверхмассивным черным дырам в центре, и падающая в их недра материя, активно излучая, скрывает их от нашей аппаратуры.

Кстати, именно сверхмассивные черные дыры являются основными «генераторами хаоса», энтропии Вселенной, подталкивая ее к окончательной «тепловой смерти». Читайте об этом: «Смертельное влияние».

По публикации Universe Today и Science News