Галактики. Большой путеводитель по Вселенной - Джеймс Гич

в местах расположения желаемых целей. Концы волокон расположены в отверстиях, где они перехватывают фотоны от каждой цели, перенаправляя свет вниз к элементу рассеивания, который разделяет его на спектр. Этот прибор может одновременно измерять спектры для более чем 600 целей и уже измерил спектры и красные смещения миллионов астрономических источников. Между прочим, данные, полученные с помощью SDSS, общедоступны: любой может скачать изображения и каталоги, полученные в результате обзора, и исследовать Вселенную. При этом выпуски данных проводятся в регулярном режиме – по мере проведения наблюдений.

Больше всего времени SDSS потратил на тип галактики, который был назван квазаром, или квазизвездным объектом. Квазары – это действительно очень активный вид галактик и одна из самых ярких систем во Вселенной.

На этом изображении квазар MC2 1635+119 был снят «Хабблом» в одной полосе света. Центр этой галактики сияет, как звезда: бо́льшая часть света исходит из самой центральной ядерной области, где сверхмассивная черная дыра, присутствующая во всех массивных галактиках, активно аккрецирует (поглощает) вещество, выбрасывая при этом огромное количество энергии. Эта активность могла быть вызвана слиянием двух галактик, что привело к вытеснению газа в центральную область слившейся галактики, сжатую до высокой концентрации. Здесь газ становится готовой добычей для растущей черной дыры. Слабое нечеткое излучение вокруг центрального источника показывает нарушенную природу звезд в «галактике-хозяине», которая дополняет общую картину. Квазары настолько ярки, что их можно увидеть на больших космических расстояниях, и поэтому они могут быть использованы как отличные зонды ранней Вселенной. Они также играют важную роль в эволюции массивной галактики, так как интенсивная ядерная активность может влиять на историю звездообразования и, следовательно, на будущую судьбу таких галактик, как эта

В центре этого изображения – галактика с активным ядром Маркарян 509, которая видна как яркая световая точка. Ядерная активность обусловлена сверхмассивной черной дырой, масса которой несколько сотен миллионов раз превышает массу Солнца, и она активно аккрецирует вещество. Когда материя падает на черную дыру, возникает горячий аккреционный диск, который ярко светится рентгеновским, УФ-и оптическим излучениями, иногда затмевая остальную часть галактики. Каждая массивная галактика таит в себе сверхмассивную черную дыру; установлено, что масса этого «сердца» соотносится с массой звезд в окружающем звездном балдже. Считается, что черная дыра и рост балджа связаны регулирующими механизмами обратной связи, и изучение этой части астрофизики – ключевая область исследований

Из-за своей высокой яркости квазары, сияя словно маяки, видны на огромных космических расстояниях. Хотя каталог галактик SDSS ограничен довольно локальным объемом исследований, квазары, занесенные в него, расположены чрезвычайно глубоко во Вселенной.

Самое сердце нашего Млечного Пути, снимок которого получен с помощью специальной техники, называемой «адаптивная оптика», которая помогает корректировать эффект размытия атмосферой Земли, ограничивающий обычно пространственное разрешение изображений, снимаемых с поверхности планеты (одна из причин, почему «Хаббл» может создавать такие исключительные изображения, заключается в том, что ему не приходится преодолевать помехи, создаваемые атмосферой Земли). Четкое изображение позволило астрономам точно определить и в течение 16-летнего периода отслеживать положение звезд, фактически вращающихся вокруг компактного, но «притягательного» невидимого объекта – сверхмассивной черной дыры, которая скрывается в сердце галактики. В квазарах и активных ядрах галактик центральная черная дыра активно аккрецирует материю, в результате чего вся область ярко светится, но в случае Млечного Пути, как и в большинстве галактик, центральная черная дыра является относительно пассивной. Однако она все же оказывает гравитационное воздействие на звезды вокруг, и, измеряя орбиты нескольких звезд на этом изображении, астрономы могут определить массу черной дыры, которая в миллионы раз тяжелее Солнца. Центр нашей Галактики находится на расстоянии около 8000 пк; даже если бы мы сократили расстояние между Землей и Солнцем до 1  м расстояние от Земли до центра Галактики составило бы 1600 км

По сути, квазары – это просто галактики, но их отличие от типичной галактики, такой как Млечный Путь, заключается в количестве энергии, излучаемой их ядром или ядерной областью. Свет, излучаемый ядром квазара, настолько велик, что затмевает остальную часть галактики. И этот свет настолько сконцентрирован и интенсивен, что квазары выглядят как отдельные точки неразделенного света (мы часто не можем различить пространственно расширенные объекты в галактике), или как звезды; отсюда и их название – «квазизвездные объекты». Что запускает эту силу? Квазары содержат в своих центрах растущую сверхмассивную черную дыру, называющуюся так потому, что она намного массивнее черных дыр, которые могут образоваться в конце жизни некоторых массивных звезд. Сверхмассивные черные дыры могут быть в миллионы раз массивнее нашего Солнца. Хотя они, вероятно, начинали свою историю с гораздо меньших размеров (возможно, сливаясь с центральными черными дырами в других галактиках), со временем эти черные дыры увеличиваются внутри галактики, поглощая материю, в основном межзвездный газ и пыль. Именно это наращивание материала и является источником энергии квазаров. Поскольку черная дыра накапливает газ и пыль, вокруг нее возникает плотный и очень компактный аккреционный диск. Из-за огромных гравитационных и динамических сил этот диск становится настолько горячим, что ярко светится рентгеновским, ультрафиолетовым и видимым светом.

Другое название этого региона в квазаре – активное галактическое ядро (англ. Active Galactic Nucleus, AGN). Иногда астрономы называют галактики AGN, даже если они не классифицируются как полноценные квазары, потому что ядерная эмиссия доминирует над галактикой в целом. На самом деле, большинство галактик содержит сверхмассивную черную дыру в своем сердце, в том числе и наш Млечный Путь. Наблюдения, которые в течение нескольких лет проводились с помощью телескопа телескопа VLT, в основном отслеживали орбиты звезд вокруг центральной черной дыры Млечного Пути (на небе ее можно расположить в направлении созвездия Стрельца). Хотя сама дыра и ее окрестности не видны, формы орбит этих звезд предполагают наличие массивного темного объекта.

Черная дыра нашего Млечного Пути на самом деле не активна: она не поглощает материю с высокой скоростью и не высвобождает огромное количество энергии. Иногда что-то может попасть в нее: в то время, когда я писал эти строки, как раз велись наблюдения за газовым облаком, которое было на пути к поглощению черной дырой, в момент которого должен произойти краткий выброс энергии по мере погружения газа в дыру. Телескопы подготовлены к этой уникальной возможности наблюдения за аккрецией (падением) газа на сверхмассивную черную дыру в ближнем космосе. В AGN и квазарах такая аккреция происходит постоянно, и понимание физики этого процесса и того, как он вписывается в глобальную схему эволюции галактики, – ключевая область