Галактики. Большой путеводитель по Вселенной

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 современных исследований. Хотя квазары ярко видны вполосах видимого света, астрономы также ищут активно растущие черные дыры в галактиках с помощью рентгеновских телескопов. Рентгеновские наблюдения проводятся только из космоса, поскольку эти высокоэнергетические фотоны не могут пройти через нашу атмосферу. Двумя важными рентгеновскими обсерваториями последних лет были космические обсерватории XMM-Newton (от англ. X-ray Multi-Mirror Mission – «Рентгеновская многозеркальная миссия», названная в честь Ньютона) и «Чандра» – в честь индийско-американского астрофизика Субраманьяна Чандрасекара, который внес важный вклад в развитие астрономии XX века. Эти телескопы делают снимки Вселенной в высоком энергетическом разрешении и дают нам ключ к пониманию самых экстремальных астрофизических явлений в галактиках.

Интенсивно-активные ядра квазаров и AGN – обильные источники рентгеновского излучения, где уровень рентгеновской светимости напрямую связан с аккрецией центральной черной дыры. Таким образом, исследования, проводимые с помощью таких телескопов, как XMM-Newton и «Чандра», позволяют найти и классифицировать эти системы (хотя часто в данной системе обнаруживается лишь несколько рентгеновских фотонов). Однако, как и в случае с оптическим светом, AGN часто окутан густой пылью, которая может скрыть рентгеновское излучение. К счастью, аналогично идентификации закрытых пылью звездообразующих галактик в инфракрасном диапазоне, мы можем распознавать изобилующие пылью AGN, где экран пыли нагревается энергией, испускаемой горячим аккреционным диском, излучая благодаря этому различимое инфракрасное свечение. На данный момент SDSS получил спектры для сотен тысяч квазаров, ставшие одними из основных индикаторов распределения галактик в самых дальних уголках Вселенной.

Проблема расстояния

В составлении карты Вселенной с помощью красных смещений есть один подвох, поскольку наблюдаемые красные смещения – не совсем то же самое, что истинные расстояния. Закон Хаббла говорит, что существует корреляция между красным смещением и расстоянием: объекты с более высокими красными смещениями находятся дальше. Это означает, что если у нас нет прямой привязки к фактическому расстоянию, красное смещение обеспечивает легко измеримую замену. Но галактики не просто движутся с обширным «потоком Хаббла» Вселенной – они также находятся в движении из-за неослабевающего гравитационного притяжения других галактик и вещества во Вселенной. Таким образом, в дополнение к их относительному движению от нас из-за космологического расширения на их движение влияет дополнительный фактор, вызванный локальными гравитационными эффектами. Это явление называется пекулярной скоростью.