Наука / Астрофизика
Загадка галактических масштабов
Сегодня астрофизики получили возможность рассматривать в невероятных деталях одно из самых величественных космических явлений – гигантские струи плазмы, вырывающиеся из центров молодых галактик. Но чем пристальнее они вглядываются, тем больше возникает вопросов – да таких, что впору задуматься о создании новой физики.
Астрофизики наблюдают за джетами, как называют струи, вырывающиеся с релятивистскими скоростями из ядер активных галактик, уже несколько десятилетий. Но вывести наблюдения на качественно новый уровень удалось лишь в последние несколько лет. Чтобы получить в хорошем угловом разрешении изображение объекта, находящегося от нас на расстоянии тысяч, а то и миллионов световых лет, используется метод интерферометрии со сверхдлинными базами, или VLBI (от англ. Very Long Baseline Interferometry). «Этот метод позволяет совмещать наблюдения разных обсерваторий, находящихся на большом удалении друг от друга, тем самым создавая что-то вроде единого гигантского радиотелескопа», – рассказывает Елена Нохрина, старший научный сотрудник МФТИ и руководитель проекта «Исследование распространения излучения в струйных выбросах из активных ядер галактик», недавно получившего поддержку российского Фонда фундаментальных исследований.
Раньше базовые размеры «виртуальных» интерферометров не превышали расстояний между континентами, но в 2011 году в рамках международного проекта «Радиоастрон» на высокоапогейную орбиту был запущен российский спутник «Спектр-Р» с радиотелескопом с приемной параболической антенной диаметром 10 м (по этому параметру он превосходит знаменитый «Хаббл»). Аппарат то приближается к Земле, то удаляется на расстояние 340 000 км – это почти столько же, сколько до Луны, чье гравитационное притяжение, кстати, используется для поворота плоскости орбиты спутника.
Получившийся в итоге грандиозный наземно-космический интерферометр проекта «Радиоастрон», можно сказать, раскрыл астрофизикам глаза. Впервые за всю историю астрономических наблюдений удалось достичь невероятного углового разрешения – до миллионных долей секунды. С проектом сотрудничают десятки обсерваторий из Германии, Италии, Китая, США, Японии. Научный руководитель «Радиоастрона» – наш соотечественник Юрий Ковалев. Чем больше мы узнаем об устройстве джетов, тем более странными они кажутся. «На одной из конференций Мэтт Листер, известнейший астрофизик, возглавляющий программу MOJAVE по мониторингу ядер нескольких сотен активных галактик, говорил, что его беспокоят последние наблюдения ядер, ломающие общепринятую модель физических параметров и излучения джетов», – вспоминает Елена Нохрина.
За миллион световых лет
Давным-давно, в далекой-далекой галактике бушевали… нет, не «Звездные войны», а куда более масштабные явления. Джеты возникают в центрах молодых активных галактик, где вращаются сверхмассивные черные дыры с массами порядка 106-109 масс Солнца. Типичные расстояния до них – гигапарсеки (1 парсек равен 3,2616 светового года), поэтому то, что мы наблюдаем, происходило в далеком прошлом.
Первоначально астрофизикам казалось, что джеты появляются довольно просто. Молодая галактика, в которой не закончились процессы формирования звезд, наполнена разнообразными космическими «строительными материалами» – газами, пылью, разреженной плазмой. Черная дыра формирует вокруг себя так называемый аккреционный диск, в котором слои вещества трутся друг о друга и, замедляясь, падают на ее поверхность. В какой-то момент наступает предел, когда аккреция больше не может продолжаться.