Диалоги (ноябрь 2003 г.) - Александр Гордон

В.С. Связано это с тем, что свет, с какой бы скоростью не двигался источник света, все равно имеет скорость света. Летит источник, скажем, 0.99 от скорости света, испускает свет. И свет впереди источника чуть-чуть только идет. Относительно нас он тоже со скоростью света двигается. То есть он летел-летел, выстрелил что-то из себя, и летит вслед за ним, и еще раз выстрелил, то есть он может 10 лет лететь, потом выстрелить, а кванты к нам приходят от этих двух вспышек спрессованные, через очень небольшой промежуток времени.

С.Ф. Здесь картинка нашего телескопа. Это 6-метровый оптический телескоп в горах Северного Кавказа. Специальная астрофизическая обсерватория, институт Академии наук. Здесь, на этом телескопе, проводятся наблюдения, в частности, микроквазаров, но это далеко не единственная тема. Это фотографии Владимира Романенко, и дальше будут, может быть, фоном показаны картинки нашей обсерватории. Ближе к концу нашего рассказа мы покажем конкретные результаты по этим объектам. Можно следующую картинку?

С.Ф. Вот, пожалуйста, так взорвался тот же микроквазар GRS1915+105. Эта картинка обошла весь мир, ее автор – Филипп Мирабель, он и придумал это название для микроквазаров. Они с соавтором, Родригерсом, наблюдали это явление. По горизонтальной оси идет время. Частокол – это рентгеновское излучение, так объект пульсирует прямо за несколько минут. Вдруг рентгеновское излучение (черная кривая верхняя), резко ослабляется, считается, что это освобождается внутренняя часть аккреционного диска. И возникает всплеск инфракрасного, а потом и радиоизлучения. Здесь формируются релятивистские частицы, которые излучают синхронным образом, двигаясь в магнитных полях. Частицы движутся в струе, это и есть сама струя. Там есть так называемый мягкий спайк, – быстрый-быстрый всплеск рентгеновского излучения, в этот момент как раз и запускаются струи.

Синхротронное излучение – здесь тоже наши советские астрофизики много сделали, тот же самый В.Л.Гинзбург, а также уникальный астрофизик Шкловский Иосиф Самуилович. Синхротронное излучение было ими предсказано, точнее, было предсказано, что оно должно быть очень распространенным в космосе. И струи микроквазаров – в среднем, а может и у всех, – излучают за счет синхротронного излучения выброшенных релятивистских электронов, позитронов – лептонов. Примерно так это выглядит. Как выясняется, во всех микроквазарах, а также в уникальном микроквазаре SS433, к которому мы скоро переходим, тоже перед вспышкой происходит ослабление рентгеновского излучения, то есть как-то выбрасывается вещество из внутренних частей аккреционного диска.

Эта последняя картинка тоже про микроквазары, их наблюдал Роберт Джеллминг. Роберт Джоуминг – уже покойный, был прекрасный американский астрофизик. На левой картинке показан взрыв в микроквазаре V4641, это звезда Горанского. Наш астроном, Виталий Горанский, ее открыл. Объект взорвался, через несколько часов выброшенная струя – мы видим ее как вытянутую структуру – пролетела три орбиты Плутона со скоростью около скорости света. И еще через полчаса уже видно, как начинает слабеть ядро, то есть релятивистские электроны высвечивают свою энергию, и на следующей день почти все уже ослабло. Это струи микроквазаров.

В.С. Это явление связано как раз со сверхкритической аккрецией. Дело в том, что если слишком много вещества падает на черную дыру и слишком много энергии вырабатывается, возникает такой эффект, что сила давления излучения на вещество начинает превосходить силу притяжения. Обычно вещество – это водород, протон и электрон. Протон притягивается к черной дыре, а на электрон действует сила давления света, и они борются друг с другом, кто сильнее. И есть некий критический темп выработки энергии, а здесь он определяется темпом падения вещества, темпом аккреции, при котором сила давления света начинает превышать силу притяжения на протон, и избыточное вещество начинает просто выбрасываться. И при этом осуществляется самый высокий и эффективный темп энерговыделения. Скорее всего, этот микроквазар, эта вспышка и была именно сверхкритической. Наши астрофизики…

С.Ф. Ревнивцев, Гильфанов и Сюняев.

В.С. …Установили, что это сверхкритический режим.

С.Ф. Это называется «сверхкритический транзиент».

А.Г. А можно предсказать следующую вспышку, связанную со сверхкритическим транзиентом?

В.С. К сожалению, мы не знаем механизмов, которые запускают эту вспышку в этих микроквазарах, но сейчас активно идет работа в этом направлении.

С.Ф. Предсказывают, но неудачно.

А.Г. То есть, пока наблюдательные данные не говорят о том, что это явление может повторяться с определенной периодичностью?

В.С. Есть часть транзиентов, в которых черная дыра находится на вытянутой элиптической орбите …

А.Г. Проходя, она забирает новую порцию вещества…

В.С. Да, да, там легко можно предсказать, там периодически все повторяется.

С.Ф. Это идея сверхкритической аккреции, о которой Валера начал рассказывать. Надо сказать, что сначала была статья наших астрофизиков Н.И.Шакуры и Р.А.Сюняева, это, конечно, гениальная статья, хоть и 1973-го года. Начиная с этого момента, астрофизикам стало ясно, как рассматривать аккреционные диски, стало понятно, как двигаться. Там у них был параграф «Сверхкритическая аккреция», и там они рассказали, что это примерно такое. Валера уже говорил: вещества поставляется (темп аккреции) очень много, а нормальная звезда, как говорят, она как бы не знает о проблемах со сверхкритической аккерцией у звезды-соседки; она может выдать в десять раз больше, в тысячу раз больше, а потом вдруг замолчать. В этом плане трудно предсказать вспышку. Если темп аккреции, то есть темп поступления газа в диск, становится выше, чем критический, тогда диск раздувается, вспухает, возникает мощнейший ветер, и внутри этого ветра поглощается все рентгеновское излучение. Такой объект может вспыхнуть даже в оптике.

В.С. В нашей галактике есть пример такого уникального объекта, где идет сверхкритическая аккреция все время. Большой вклад как раз Сергей Фабрика внес в изучение этого объекта, это объект SS433.

С.Ф. Пока мы смотрим на галактику М33, это изображение получил Фил Массей, известный астрофизик из США.

В.С. В этой галактике некоторые, тот же Сергей Фабрика, пытались найти такие же объекты, как SS433.

С.Ф. На нашем шестиметровом телескопе мы с Ольгой Шолуховой затратили очень много времени и сил в поисках в галактике М33 подобного объекта, о котором мы сейчас будем говорить. Тоже «уникального», но второго. Безрезультатно. Этот объект – SS433 – тоже черная дыра в двойной системе. Но в отличие от всех микроквазаров, он показывает не транзиентные всплески, а он постоянно и существенно сверхкритический. Там в тысячу или даже в десять тысяч раз больше падает вещества (вещество поставляет вторая звезда) в область черной дыры, чем нужно для того, чтобы диск стал сверхкритическим.

В.С. Все это избыточное вещество вытекает в виде ветра от диска, мы, собственно, этот плотный ветер и видим у этого источника.

С.Ф. Почему другие галактики? Потому что все массивные и интересные звезды, которые потом дают черные дыры, все находятся в плоскости нашей Галактики, и мы находимся в плоскости Галактики. Галактическая пыль и газ тоже находятся в плоскости и заслоняют нам самое интересное. Нужны другие галактики, причем, удачно к нам развернутые.

А вот красавица М33, это близкая галактика в созвездии Треугольника, она ориентирована к нам почти плашмя, так что там мы можем все видеть и изучать все объекты в этой галактике.

А.Г. Но такого объекта вы там не нашли?

С.Ф. Мы не нашли… Но мы затратили довольно много времени, и мы потом даже переформулировали нашу программу на поиск наиболее массивных звезд.

А.Г. Давайте перейдем к тому объекту, который вы наблюдали.

С.Ф. Да, на следующей картинке он должен быть. Это картинка сделана Золтом Параги из Двингелоу, Голландия. Здесь тройной монтаж, сверху – это туманность огромных размеров.

В.С. Это все в радиодиапазоне.

С.Ф. Да, по обе стороны от центра (где находится объект) – по 50 парсек, то есть струи со скоростью четверть скорости света покрывают это расстояние примерно за тысячу лет. В этом объекте постоянно выбрасываются струи, и скорость струй постоянная, примерно четверть скорости света. Вся эта туманность представляет собой поджатый струями межзвездный газ. Справа где-то там проходит почти вертикально плоскость Галактики, в плоскости Галактики больше межзвездного газа. Одна струя в нее упирается, поэтому сама струя такая коротенькая. А слева струя более протяженная, расширенная. Примерно за десять тысяч лет своей жизни «в качестве микроквазара» этот микроквазар произвел такое воздействие на межзвездную среду. При лучшем разрешении, в центре, показана картинка, как эти струи распространяются. Они мало того что выбрасываются с такой чудовищной скоростью, они еще и процессируют с периодом 160 дней. И мы можем наблюдать две противоположные струи под разными углами, изучать релятивистские эффекты и эффекты взаимодействия струй с веществом. Это потрясающая лаборатория, SS433. На картинке видны изгибы струй. Это прецессионное движение – поворот оси струй в пространстве. А внизу, к сожалению, качество не очень хорошее, это с рекордным разрешением или почти с рекордным разрешением показан сам центр. Это все получено методами радиоастрономии со сверхдлинными базами.