Разгадана еще одна тайна космических черных дыр

Горячий газ, входящий в состав самых массивных объектов во Вселенной - скоплений галактик, раскаляется до десятков и сотен миллионов градусов благодаря находящимся внутри галактик черным дырам, они вызывают вихревое движение газа, в итоге переходящее в тепло - к такому выводу пришел международный коллектив ученых, в состав которого входили российские астрофизики из Института космических исследований (ИКИ), пишут mignews.

Скопления состоят из сотен и тысяч галактик, горячего газа и темной материи. Горячий газ разогрет до крайне высоких температур и излучает в рентгеновском диапазоне. При этом энергия, которая идет на излучение, черпается из тепловой энергии частиц газа, запас которой конечен, поэтому со временем газ должен остывать. В результате в центрах скоплений, где время охлаждения (сотни миллионов лет) намного меньше возраста самих скоплений (миллиарды лет), должно быть все больше и больше холодного газа и, как следствие, там должны интенсивно образовываться звезды.

Но проведенные ранее наблюдения не подтвердили наличие холодного газа предсказываемой массы. Это значит, что в центральных областях скоплений галактик газ нагревается благодаря какому-то источнику тепла. Наиболее вероятными кандидатами на роль галактической "печки" являются гигантские черные дыры в центрах скоплений галактик, массой в миллионы и даже миллиарды масс Солнца. Ранее было показано, что механическая мощность пузырей плазмы, "надутых" такой сверхмассивной черной дырой, сравнима с величиной потерь газа на охлаждение при рентгеновском излучении. Однако оставалось неясным, как именно нагревается газ, отмечается в пресс-релизе ИКИ.

"Мы показали, что нагрев происходит за счет диссипации (рассеивания) турбулентных движений газа, которые можно измерить с помощью статистического анализа рентгеновских изображений скоплений галактик", - отметила соавтор статьи, опубликованной на сайте журнала "Nature", сотрудник Стэнфордского университета (США) Ирина Журавлева, слова которой цитируются в пресс-релизе.

Пузыри релятивистской плазмы, "надутые" черной дырой, расширяются и всплывают в горячем газе скоплений. При этом они вызывают турбулентность газа, передавая ему большую часть своей энергии, которая в конечном итоге переходит в тепло. Авторы работы предложили метод измерения скоростей турбулентных движений газа. "Ситуация очень схожа с волнами на поверхности океана. Чем больше скорость воды, тем выше волны на поверхности океана. Аналогичная связь есть и для газа скоплений галактик", - пояснил ведущий сотрудник ИКИ, член-корреспондент РАН Евгений Чуразов.

Исследователи использовали данные орбитальной рентгеновской обсерватории "Чандра", изучавшей ближайшие к земле самые яркие скопления галактик в созвездии Персея и Девы. 

"Оказывается, что энергии в турбулентности достаточно для того, чтобы сбалансировать потери газа на излучение в центральных областях скоплений галактик", - отметил профессор Оксфордского университета (Великобритания) Александр Щекочихин. "Мы имеем дело со сложной системой: остывающий газ питает черную дыру, которая в ответ надувает пузыри релятивистской плазмы, порождает турбулентные движения газа, энергия которых в конечном счете переходит в тепло и нагревает газ", - резюмировал главный научный сотрудник ИКИ РАН, академик РАН Рашид Сюняев.

Подписывайтесь на Кафу в Facebook, страницу ВКонтакте и группу в Одноклассниках. А также на канал Youtube и Telegram.