Фундаментальные свойства активных центров галактик оказались неодинаковыми
Яркие и тусклые галактические центры могут по-разному поглощать материю и излучать энергию. Об этом различии в их фундаментальных свойствах заявил международный коллектив астрономов. Ранее ученые предполагали, что видимая яркость активного галактического ядра, внутри которого находится черная дыра, определяется тем, затемнен ли он окружающим газопылевым диском. Статья, рассказывающая об исследовании, опубликована в журнале Nature, кратко работа описана в пресс-релизе на сайте Мэрилендского университета.
Активными ядрами галактик называют галактические центры, в которых происходят процессы, сопровождаемые выделением большого количества энергии; особенность этих процессов в том, что они не объясняются активностью находящихся в галактиках отдельных звезд и газово-пылевых комплексов. Считается, что внутри таких ядер спрятаны сверхмассивные черные дыры, которые поглощают окружающие пыль и газ, тем самым «разогревая» окружающую материю до огромных энергий.
Активные галактические центры условно делят на два типа, в зависимости от их видимой с Земли яркости. Раньше ученые объясняли это тем, что часть галактических ядер заслонена собственным газопылевым диском, а часть — повернута к нам «лицом». Однако авторы новой статьи предполагают, что дело не только в ориентации аккреционного диска в пространстве, но и в том, как черные дыры поглощают материю и влияют на окружающее вещество.
Группа астрономов изучила 836 активных галактик с помощью обсерватории Swift Burst Alert Telescope, нескольких космических телескопов а также 12 наземных телескопов. Наблюдения велись в оптическом и жестком рентгеновском диапазонах, что позволило авторам работы «видеть» сквозь газопылевые облака. Ученые определили количество исходящего излучения и оценили массу половины черных дыр в галактических центрах — эти измерения позволили выявить соотношение между затемнением ядер галактик и их аккреционными свойствами.
Анализ данных показал, что независимо от того, каким образом газопылевой диск вокруг черной дыры ориентирован по отношению к Земле, активные ядра, которые кажутся нам ярче (тип I), поглощают материю и излучают энергию активнее, чем те, что выглядят более тусклыми (тип II). Исследователи обнаружили, что многие галактические центры выглядят ярче потому, что, работая почти на пределе эддингтоновской светимости — максимальной яркости в так называемом «нормальном режиме», они давлением излучения рассеивают толстую часть аккреционного диска, делая тор более плоским. При этом большинство незатемненных активных ядер галактик в исследовании как раз имели большее значение соотношения полной энергии излучения к критической светимости.
По словам ученых, именно давление излучения является основным физическим механизмом, который регулирует затемненность галактического центра и количество материи вокруг черной дыры. Это значит, что видимая яркость галактических центров типа I связана не только с их положением в пространстве. Сейчас исследователи предлагают сконцентрироваться на изучении активных ядер галактик типа I, так как обычно астрономы исследуют тип II из-за того, что такие галактические центры не затмевают окружающие звезды.
В прошлом году израильский физик зафиксировал самый достоверный на сегодняшний день аналог излучения Хокинга — гипотетического процесса излучения черной дырой элементарных частиц. Недавно ученые предложили эксперимент по созданию аналоговой черной дыры при помощи мощных лазеров и плазмы, чтобы изучить излучение Хокинга.
Кристина Уласович
Оно возникло из-за сильной солнечной вспышки и выброса плазмы
Китайские астрономы сообщили о первом случае регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на Земле, Луне и Марсе. Само по себе событие не было очень мощным и возникло в октябре 2021 года из-за сильной вспышки и коронального выброса массы на Солнце. Статья опубликована в журнале Geophysical Research Letters. Когда на Солнце происходят мощные вспышки или корональные выбросы массы, то в гелиосфере наблюдается возрастание интенсивности энергетических частиц солнечных космических лучей (в основном это протоны), которые способны негативно влиять на здоровье астронавтов или электронику космических аппаратов и кораблей. При этом могут возникать события наземного возрастания солнечных космических лучей (GLE-событие), когда ускоренные протоны с энергиями от пятисот мегаэлектронвольт до нескольких гигаэлектронвольт способны достичь поверхности Земли, порождая в атмосфере множество вторичных частиц, что обнаруживается наземными детекторами. Такие события относительно редки, с 1942 года их зарегистрировано 73 штуки. Группа астрономов во главе с Го Цзиннань (Jingnan Guo) из Научно-технического университета Китая опубликовала результаты анализа наблюдений первого случая регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на поверхностях сразу трех небесных тел — Земли, Луны и Марса. Речь идет о событии GLE73, которое произошло 28 октября 2021 года и связано с солнечной вспышкой класса X1.0 и сопровождавшим ее мощным корональным выбросом массы. Ученые рассматривали данные, полученные прибором LND на борту китайской станции «Чанъэ-4» на поверхности обратной стороны Луны, инструментом CRaTER на борту орбитального лунного зонда LRO, детектором RAMIS на спутнике Eu:CROPIS на полярной 600-километровой околоземной орбите, а также детектором RAD на борту марсохода «Кьюриосити». Поскольку Луна не имеет глобального магнитного поля или плотной атмосферы, то солнечные космические лучи могут достигать ее поверхности напрямую, а также взаимодействовать с реголитом, порождая вторичные частицы. У Марса тоже отсутствует глобальная магнитосфера, однако есть тонкая атмосфера, в которой солнечные космические лучи способны терять часть энергии и генерировать вторичные частицы, которые, как и в случае Луны, будут возникать и при взаимодействии первичных частиц с грунтом. В случае околоземной орбиты измеренная общая доза поглощенного излучения от солнечных космических лучей составила 10,474 миллигрей, околомарсианской — 9,186 миллигрей, окололунной — 31,191 миллигрей. На показания детектора RAMIS, скорее всего, влиял тот факт, что он находился за трехмиллиметровым алюминиевым экраном, в то время как CRaTER был наименее экранированным детектором. В случае лунной поверхности измеренная доза поглощенного излучения составила около 17 миллигрей, при этом значение смоделированной дозы составляет около 11 миллигрей. Для поверхности Марса поглощенная доза составила 0,288 миллигрея, при этом наиболее верная по мнению ученых модель дает значение дозы 0,315 миллигрея. Ученые отмечают, что радиационный эффект GLE73 по сравнению с другими GLE-событиями не выглядит очень большим, возможно из-за недостаточной эффективности ускорения частиц во время выброса или вспышки. Считается, что острая лучевая болезнь развивается у человека, если его тело получит дозу выше 700 миллигрей одномоментно или за короткое время. Ни одно из событий типа GLE на Марсе не преодолело этот порог по измеренной дозе, а вот на Луне 12 из 67 событий превысили этот уровень. Для лучшего понимания угрозы таких событий для астронавтов и техники, а также создания более точных моделей, необходимо продолжать мониторинг радиационной обстановки как на Земле, так и в межпланетном пространстве и на поверхности других небесных тел. Ранее мы рассказывали о том, как десять космических аппаратов отследили путешествие солнечной плазмы по Солнечной системе.
