Диалоги (ноябрь 2003 г.) - Александр Гордон

В.С. Вся Земля – как один радиотелескоп.

С.Ф. Да. Но, в данном случае это «European VLBI Network». Только европейские радиотелескопы участвовали. И тут уже с огромным разрешением до одной миллисекунды дуги виден центр. Те же самые струи выбрасываются, летят с огромной скоростью. Здесь даже заметно еще и вертикальное, перпендикулярное струям истечение. Оно было предсказано, это «экваториальный ветер» – газ, который теряет двойная система в плоскости аккреционого диска.

А.Г. А каковы расстояния до объекта?

С.Ф. Пять килопарсек. Это единственный объект (он не единственный, он единственный, где так красиво и точно), где мы можем измерить эффекты замедления времени. Излучатель летит со скоростью около скорости света, в нем замедляется время с точки зрения земного наблюдателя. И, наблюдая его спектроскопически, мы этот эффект видим просто по красному смещению линий, и поэтому мы можем точно узнать скорость. 79 тысяч километров в секунду, четверть скорости света! А поскольку мы еще видим в радиодиапазоне, как эта штука расширяется, мы можем связать угловую меру и линейную и найти расстояние. Это, наверное, единственный объект вообще в природе, где можно с огромной точностью для астрономии – 5% – вычислить расстояние.

В.С. Оболочки новых расширяющихся звезд тоже позволяют это.

С.Ф. В общем-то, да, световое эхо.

В.С. Не обязательно эхо. Там просто видна сама оболочка, ее расширение, и по эффекту Доплера измеряется скорость, получается то же самое.

С.Ф. На следующей картинке изображение SS433 с японского рентгеновского спутника «ASCA». Таро Катани сделал глубокую-глубокую фотографию. Сейчас, конечно, летают спутники с более высоким угловым разрешением, но зато «ASCA» была достаточно чувствительна. В центре – сам объект, а справа-слева видно, как распространяются эти струи в рентгеновском диапазоне.

В.С. Надо сказать, тут тот же масштаб, что и на самой верхней картинке в радиодиапазоне, то есть это те же 100 парсек.

А.Г. То есть, это вся туманность.

С.Ф. Да. Этот микроквазар произвел такое воздействие на межзвездный газ. На самом деле струи процессируют. И угол процессии ± 20 градусов, а мы видим здесь струи более узкими. Это из-за того, что газ движется с релятивистской скоростью как бы по образующей конуса процессии, расширяется, и к центру, к оси конуса идут ударные волны, там вещество схлопывается. Получается симметрия совершенно другая. В центре наиболее высокая температура. На следующей картинке, вероятно, будет модель системы SS433. Чтобы ее долго не объяснять – это двойная звезда. Модель получена по наблюдениям на 6-метровом телескопе. Эта картинка научная, в отличие от предыдущих красочных.

В.С. Вот двойная звезда показана кругом.

С.Ф. Да. Тут была идея показать только то, что мы наблюдаем. Самое интересное, это не поток (stream), что сбоку показан, – горячий поток газа течет и упирается в аккреционный диск. Самое интересное – центральная машина, сама черная дыра, окутанная газом. Мы наблюдаем в SS433 очень мощный ветер, только ветер и больше ничего. Из сверхкритического аккреционного диска дует очень сильный ветер, который закрывает собой и диск, и черную дыру. Аккреционный диск (темный на рисунке) на самом деле не наблюдается, но не нарисовать его было нельзя. По центру мы видим рентгеновские горячие струи. Струи в ветре делают каналы, и через эти каналы выходит релятивистский газ, там формируются струи. В рентгеновском диапазоне, на рентгеновских спутниках мы, собственно, наблюдаем этот остывающий и выходящий рентгеновский газ. А окружен он относительно более холодным коконом, который излучает в горячих линиях гелия-2 уже в оптическом диапазоне.

Дальше должна быть, вероятно, картинка с моделью этих струй. Тоже самое, но сбоку: звезда оптическая (или донор), черный квадрат – область радиусом сто на сто радиусов Шварцильда, куда, конечно, не заглянешь. Но уже сейчас на машинах с миллиардами операций в секунду возможно моделирование этой области. И эти самые современные модели показывают, что непосредственно около черной дыры в центре сверхкритического аккреционного диска должен сразу формироваться канал, градусов 30-40, довольно широкий. Канал перпундикулярен диску, в этом канале выходит газ струи. А потом, выше, канал обжимает релятивистский поток и схлопывает его в струю.

Здесь показана точками область рентгеновского излучения, ее окружает кокон газа, он излучает в оптике и УФ. Пунктиром показана сама струя газа, уже на больших расстояниях, где мы ее наблюдаем на оптических телескопах. Уникален объект тем, что в оптике, на обычном спектре мы видим эти струи. Здесь нужно сказать об интересном моменте. Когда-то очень много обсуждались внеземные цивилизации – «возможно-невозможно» (тема, конечно, важная). Была даже такая неинтересная, конечно, идея, что внеземные цивилизации, мол, должны так себя проявить, что создать объект, который невозможен в принципе. Объект, который летит и к нам, и от нас одновременно. Когда астрофизики открыли SS433, они увидели, что часть объекта летит в одну сторону (по спектру, по эффекту Допплера, линии от двух струй смещаются в разные стороны), а часть – в другую. Это приближающаяся и удаляющаяся струи. На картинке, дальше в больших масштабах уже показана туманность, которую мы обсудили выше.

В.С. Понятно, что их две, в разные стороны.

С.Ф. Да, конечно, это схема. В SS433 две противоположно направленные струи. Точки – это рентгеновское излучение, а червячки – это радиоизлучение. Там уже происходит диссипация кинетической энергии струй и удар по межзвездной среде.

А.Г. Тот график, что мы видели до этого – вспышка рентгеновская, потом ослабление рентгеновского излучения и появление рассеянного рентгеновского излучения. Все здесь, собственно, есть.

В.С. Только здесь постоянно во времени.

С.Ф. Дальше мы по плану должны показать сам внутренний канал, области, близкие к черной дыре. Если в классических микроквазарах мы видим область ускорения струй, как говорят, голую черную дыру и аккреционный диск вокруг нее, то здесь все покрыто истекающей оболочкой (ветром). Энергетика объекта огромна, она существенно больше, чем энергетика или светимость самых ярких рентгеновских источников нашей Галактики, других черных дыр, классических, типа Лебедь Х-1, Геркулес Х-1. Но все это закрыто истекающим ветром, здесь показан ветер. В канале распространяется быстрая плазма, сам канал – это дыра в медленном ветре. А медленный ветер, это «всего-навсего» тысяча километров в секунду.

В.С. Он более плотный поэтому.

С.Ф. Да. Теперь о взаимодействии этой быстрой плазмы и медленного ветра. Стенки канала должны определенным образом жить, там возможны неустойчивости типа волн на море, когда дует ветер. Стенки канала – это динамическое образование: в плотном и медленном ветре существует канал, в котором движется быстрый и разреженный ветер. На стенках канала появляются волнообразные неоднородности, возникают очень мощные ударные волны, которые движутся в центр, к оси, они же схлопываются в центре, и таким образом формируется струя SS433. То есть механизм ускорения здесь гидродинамический, за счет светового давления.

В.С. За счет светового давления, скорее, чем гидродинамического. Гидродинамической является коллимация, то есть сужение этих струй, схлопывание.

С.Ф. Да, это точнее. Но теперь уже надо переходить к ультраярким рентгеновским источникам.

В.С. Которые, возможно, связаны генетически с теми объектами, о которых мы говорили.

С.Ф. На следующей картинке опять же SS433. Это наша работа. Мы с Татьяной Ирсмамбетовой изучили 2000 наблюдений. Там, на самом деле, много работаешь, получаешь мало (в смысле результатов). Пришли к выводу, как выглядит сама центральная часть, область, окутывающая эти струи. Иногда этот объект впадает в активное состояние, а у него такое бывает. Это аккреционный диск, справа – активные картинки, слева – пассивные. Сверху, он к нам наклонен максимально в своей прецессии, а снизу так называемая ориентация «edge-on», т.е. когда мы наблюдаем в плоскости диска. Там формируются колонны (коконы) очень горячего газа, которые в активном состоянии просто увеличиваются в размере. И они, в отличие от нас, наблюдателей, видят то, что там внутри, в этом канале, и переизлучают внутреннее излучение. На основе примерно таких представлений было предсказано, что мы увидели бы, если смогли заглянуть в этот канал. Но мы, к счастью, не можем.

Почему к счастью? Потому что объект к нам развернут так, что мы наблюдаем затмения в двойной системе, мы его изучаем очень эффективно. А потом, это было бы очень ярко. Так вот, мы бы увидели рентгеновский источник чудовищной яркости, это эффект прожектора, потому что кванты света, распространяясь, все равно так или иначе выходят наверх по каналу. На самом деле лампочка в прожекторе не такая яркая, как кажется, когда на нас светят. То есть и в прожекторе, и в SS433 формируется коллимированное излучение. На этой идее было предсказано, что в других галактиках…