Знание-сила, 2007 № 09 (963)

Сначала наблюдения за относительно близким к Земле скоплением в созвездии Персея выявили в его центре загадочное образование — два гигантских и вроде бы пустых «пузыря», находящихся рядом, по обе стороны от центра, и образующих вместе некое подобие песочных часов. Внимательное изучение других больших скоплений показало, что и в них есть такие «пузыри». Затем еще более пристальное изучение одного из этих объектов (скопления с каталоговым номером 0735) выявило детали самих «пузырей». Выяснилось, что они не пусты — внутри них оказался газ, плотность и температура которого указывала, что «пузыри» образовались около 100 миллионов лет назад. Постепенно раздуваясь, они достигли размеров в 600 тысяч световых лет в поперечнике каждый (в 6 раз больше поперечника Млечного Пути) и содержат, судя по температуре, огромное количество энергии.

Понятно, что такие горячие «пузыри», раздуваясь, должны были нагревать окружающий газ внутри скопления и тем самым мешать ему охлаждаться, и сжимаясь, стекать к центру скопления. Это могло бы объяснить, почему поток охлаждающегося газа не породил доселе сотни миллиардов звезд вблизи этого центра. Но каким образом могут горячие «пузыри» передавать энергию высокоразреженному газу? Поначалу было предположено, что передачу энергии осуществляют «сильные ударные волны». Известно, что любой взрыв рождает ударные волны, которые движутся со сверхзвуковой скоростью и сжимают вещество впереди себя. Этот фронт ударной волны, сталкиваясь с любым встречным телом, передает ему свою высокую энергию и тем самым нагревает или даже разрушает.

Нечто подобное, по мнению некоторых исследователей, должно было происходить и в недрах скопления галактик. Один из исследователей, Пол Риккер, проделал компьютерное моделирование, которое как будто подтвердило это объяснение. Однако прямые последующие наблюдения не обнаружили в изучаемых скоплениях тех «ударных фронтов», которые должны были бы в таком случае окружать упомянутые «пузыри». Поэтому оказалось необходимым искать другие механизмы передачи энергии. И в ходе дальнейших наблюдений они были найдены.

На их след навели обнаруженные вокруг «пузырей» тончайшие концентрические «складки» вещества, отстоявшие друг от друга на расстоянии в 35 тысяч световых лет. За самой наружной «складкой» давление и плотность газа резко менялись, что указывало на движение здесь ударной волны, но не сильной, как полагал Риккер, а очень слабой; внутренние же «складки», судя по их данным, были обычными звуковыми волнами внутри ГВС. Расчеты, произведенные на основании всех этих измерений, показали, что каждая очередная «складка» была порождена каким-то выбросом энергии, повторявшимся через каждые 10 миллионов лет. Примерно та же картина была затем обнаружена и в скоплении Девы, только здесь периодичность выбросов оказалась порядка 6 миллионов лет.

Таким образом, «посредник» был найден, как сказали бы в детективном романе, но кто был главным виновником? Кто или что порождало и наполняло энергией эти раздувающиеся «пузыри», которые затем, через серию выбрасываемых ими слабых ударных волн, расходящихся концентрическими кругами, передавали свою энергию газу внутри скопления, тем самым, препятствуя его охлаждению?

В поисках этого виновника шерлок холмсы от астрофизики немедленно вспомнили о гигантских «черных дырах» в центрах скоплений. Еще четверть века назад теоретики рассчитали, что такие «дыры» должны порождать мощные выбросы вещества и энергии. На первый взгляд это кажется непонятным — ведь «черные дыры» знамениты тем, что они все поглощают и ничего не выбрасывают, даже свет (потому они и «черные»). Но более подробное рассмотрение показывает, что когда на «черную дыру» падает снаружи вещество в виде звезды или потока газа, это вещество по мере приближения к «дыре» начинает вращаться все быстрее и быстрее; его магнитные поля превращают это вращательное движение в линейное, и тогда определенная порция вещества катапультируется обратно в пространство.

Быстро вращающаяся «дыра» (а массивные «дыры» вращаются чуть не со скоростью света) сжимает магнитное поле в падающем веществе так, что оно выбрасывается длинной «карандашной» струей и при этом получает от «дыры» такой мощный толчок, что его струя не расширяется и не теряет сосредоточенной в нем энергии на протяжении доброй сотни тысяч световых лет! Потом, однако, давление газа в струе берет свое, и она расплывается в огромный «пузырь» — именно такой, какой открыли исследователи в центре скоплений.