Астрономы обнаружили гамма-излучение, исходящее из окрестности сверхмассивной черной дыры в сердце галактики M87. Специальный инструмент под названием H.E.S.S., расположенный в Намибии, может обнаружить, когда эти лучи ударяют нашу атмосферу, и отследить источник. Астрономы определили, что за это излучение гамма-лучей ответственен регион, не намного превышающий нашу Солнечную систему вокруг черной дыры; черная дыра действует как ускоритель космических частиц.
Международная команда астрофизиков из H.E.S.S. Сотрудничество объявляет об открытии кратковременной изменчивости потока гамма-лучей очень высокой энергии (VHE) от радиогалактики M 87. В Намибии в сотрудничестве с нами создана и работает система обнаружения, известная как телескопы Черенкова, которая позволяет обнаруживать эти гамма-лучи с уровня земли (см. примечания). Указав эту систему на близлежащую галактику, M 87, команда обнаружила гамма-лучи VHE за последние четыре года. Однако настоящим сюрпризом является то, что интенсивность излучения резко меняется в течение нескольких дней.
Гигантская радиогалактика M 87
Эта галактика, расположенная в 50 миллионах световых лет от Земли в созвездии Девы, содержит сверхмассивную черную дыру в 3 тысячи миллионов солнечных масс, из которой исходит струя частиц и магнитных полей. Однако, в отличие от ранее наблюдавшихся внегалактических источников гамма-лучей VHE - известных как Blazars - струя в M 87 не указывает на Землю, но видна под углом около 30 °. В Blazars гамма-лучи, как полагают, испускаются в струе, коллимируются вокруг направления струи и увеличиваются в своей энергии и интенсивности благодаря релятивистскому движению частиц струи. Поэтому M 87 представляет новый тип внегалактического источника гамма-излучения.
Первое указание на гамма-излучение VHE от M 87 было замечено в 1998 году на телескопах HEGRA Черенкова (один из экспериментов-предшественников для H.E.S.S.). С H.E.S.S. Результаты этих показаний теперь подтверждаются с большей уверенностью. Поток гамма-лучей VHE от M 87 довольно слабый; ни одна другая радиогалактика не была замечена в гамма-лучах VHE, вероятно потому, что большинство из них более отдаленно, чем относительно близкий M 87.
О чем говорит короткая временная изменчивость
Временная шкала изменчивости является индикатором максимального размера области эмиссии. Поскольку гамма-лучи из задней части области излучения проходят дольше, пока они не достигают нас, временные шкалы изменчивости не могут быть намного короче, чем время, необходимое гамма-лучам для пересечения области излучения. Такие измерения изменчивости часто используются для ограничения размера места излучения в удаленных объектах, часто с большей точностью, чем путем измерения размера объекта на основе углового расширения в небе. Временная шкала изменчивости в несколько дней, замеченная H.E.S.S. в М 87 чрезвычайно короткая, короче, чем обнаружено на любой другой длине волны. Это говорит нам о том, что размер области, производящей гамма-лучи VHE, примерно равен размеру нашей Солнечной системы (1013 м, всего около 0,000001% от размера всей радиогалактики M 87). «Это не намного больше, чем горизонт событий сверхмассивной черной дыры в центре M 87», - говорит Матиас Бейлике, H.E.S.S. ученый, работающий в университете Гамбурга.
Это наблюдение делает непосредственную близость центральной черной дыры M 87 наиболее вероятным местом для получения гамма-лучей VHE; другие структуры в струях М 87 имеют тенденцию иметь большие масштабы. Физика производственных процессов еще не определена, и могут быть задействованы совершенно новые механизмы из-за близости чёрной дыры, которую открыло H.E.S.S. Команда продемонстрировала. Вполне вероятно, что мы имеем дело с другим производственным механизмом, чем для Blazars, самолеты которого указывают на нас. В этой области вблизи черной дыры вещество, которое нарастает из черной дыры, также создает релятивистскую плазменную струю - процесс, который, как правило, еще не до конца понят. То, что гамма-лучи могут выходить из этой бурной области, может показаться удивительным, но возможно, так как черная дыра в M 87 аккрецирует вещество с относительно низкой скоростью по сравнению с другими черными дырами. Кроме того, нельзя исключать, что релятивистские эффекты, такие как те, которые имеют место в других внегалактических источниках, вносят вклад на некотором уровне, но, учитывая, что струя не указывает на нас, большие релятивистские эффекты маловероятны.
H.E.S.S. ведущий путь
С этим и предшествующими открытиями внегалактических источников, H.E.S.S. ведет путь к пониманию процессов, связанных с тем, как создаются эти необычайно энергичные фотоны. Радиогалактика M 87 является превосходной лабораторией для изучения ядра этих галактик с их сверхмассивными черными дырами, которые действуют как двигатели для ускорения частиц до чрезвычайно высоких энергий, испуская в процессе гамма-лучи VHE. Этот объект может быть изучен, и его можно сравнить с более многочисленными, но более отдаленными блазарами, где струя заслоняет наш взгляд на центральный источник. Для M 87 мы теперь знаем, что у нас есть четкое представление о центральном двигателе с H.E.S.S., таким образом, приводя к лучшему пониманию всех внегалактических источников гамма-излучения VHE.
Первоисточник: Пресс-релиз Общества Макса Планка
