Квазари - одні з найяскравіших об’єктів Всесвіту, і астрономи вважають, що вони викликані викидом радіації з навколишнього середовища навколо активно живлячої надмасивної чорної діри. Астрономи використовували гравітацію з відносно сусідньої галактики як гравітаційну лінзу, щоб фокусувати світло від більш далекого квазара, надаючи цей вражаючий вигляд.
Вперше, використовуючи нову техніку, астрономи заглянули всередину квазару і виміряли так званий аккреційний диск навколо чорної діри. Дослідження дає додаткове підтвердження тому, що вчені давно підозрюють - що надмасивні чорні діри квазарів оточені надмірно нагрітими дисками матеріалу, що спірально в них.
Результати проекту, в якому брали участь вчені з Пеннського університету та Університету штату Огайо, та спостереження за рентгенівською обсерваторією Чандра НАСА розпочинаються сьогодні (5 жовтня 2006 р.) На засіданні Астрофізики високої енергії Американського астрономічного товариства (AAS) Відділ у Сан-Франциско.
Дослідницька група на чолі з Крістофером Кочанеком у штаті Огайо включає Xinyu Dai та Nicholas Morgan з штату Огайо, а також Джордж Чартас та Гордон Гармір у штаті Пенн. Команда вивчила внутрішні структури двох квазарів, світло яких стало видно лише тоді, коли галактика вирівнялася прямо між ними та Землею, збільшуючи їх світло, як лінзу. Астрономи уподібнювали цей ефект, відомий як "гравітаційне лінзування" або "мікроленізування", щоб вони могли дивитися на квазари під мікроскопом.
"Є багато моделей, які намагаються описати, що відбувається всередині квазару, і раніше жодної з них не можна було виключити. Зараз деякі з них можуть », - сказала Синью Дай, докторантура в штаті Огайо, яка нещодавно здобула ступінь доктора в штаті Пенн. "Ми можемо почати робити більш точні моделі квазарів і отримати більш повний вигляд чорних дір."
Гармір, штат Пенн, штат Пенн, є головним дослідником рентгенівської камери в обсерваторії Чандра НАСА, розширеним спектрометром CCD-зображення (ACIS), який астрономи використовували для спостереження гравітаційного лінзування двох квазарів. Ця рентгенівська камера була задумана та розроблена для NASA Penn State та Массачусетським технологічним інститутом під керівництвом Гарміра, який є професором астрономії та астрофізики Евана П'ю в штаті Пенн. Практично кожне важливе відкриття Чандри базувалося на спостереженнях за допомогою камери ACIS.
Побачені з Землі квазари або квазізоряні предмети виглядають як зірки. Вони надзвичайно яскраві, саме тому ми можемо їх бачити, хоча вони є одними з найвіддаленіших об’єктів у Всесвіті. Астрономи десятиліттями спантеличували квазари, перш ніж вирішили, що вони, швидше за все, містять надмасивні чорні діри, що утворилися мільярди років тому. Матеріал, що потрапляє у чорну діру, яскраво світиться, а у випадку квазарів він просвічує широкий спектр енергій, включаючи видиме світло, радіохвилі та рентгенівські промені.
"Рентгенівські промені з накопичувальних дисків чорних дір зондують області випромінювання ближче до чорної діри, ніж ті, що знаходяться в оптичній смузі", - пояснює Чартас, старший науковий співробітник штату Пенн, який аналізував дані рентгенівських променів, отримані в результаті моніторингу кількох об'єкти цього мікролінгвістичного дослідження. “Порівнюючи світлові потоки рентгенівських променів мікросенсингової події з тими в декількох оптичних діапазонах, ми зробили висновок про відносні розміри областей випромінювання. Це порівняння дозволило нам обмежити структуру накопичувального диска чорної діри на різній довжині хвилі. "
Квазари настільки далекі, що навіть у найсучасніших телескопах вони, як правило, виглядають як крихітна крапка світла. Але Ейнштейн передбачив, що масивні предмети в космосі іноді можуть діяти як лінзи, згинаючи і збільшуючи світло від предметів, що знаходяться за ними, як це спостерігав спостерігач. Ефект називається гравітаційним лінзуванням, і він дає можливість астрономам вивчати деякі об'єкти в інших випадках недосяжних деталях. "На щастя для нас, іноді зірки та галактики виступають як телескопи дуже високої роздільної здатності", - сказав Кочанек. "Зараз ми не просто дивимося на квазар, ми зондуємо саму внутрішню частину квазару і спускаємось туди, де чорна діра".
Вченим вдалося виміряти розмір так званого накопичувального диска навколо чорної діри всередині кожного квазару. У кожному з них диск оточував меншу площу, яка випромінювала рентгенівські промені, наче матеріал диска нагрівався, коли він потрапляв у чорну діру в центрі. Це те, що вони очікували побачити, враховуючи сучасні уявлення про квазари. Але внутрішній погляд допоможе їм почати вдосконалювати ці поняття, сказав Дай.
Ключовим у проекті була рентгенівська обсерваторія Чандра NASA, яка дозволила астрономам точно виміряти яскравість області випромінювання рентгенівських променів кожного квазару. Вони поєднали ці вимірювання з оптичними телескопами, що належать до консорціуму телескопа малої та помірної діафрагми та експерименту оптичного гравітаційного лінзування. Астрономи вивчали мінливість як рентгенівських променів, так і видимого світла, що надходить від квазарів, і порівнювали ці вимірювання для обчислення розміру накопичувального диска в кожному. Вони використовували комп’ютерну програму, яку Кочанек створив спеціально для таких обчислень, і запустили її на комп'ютерному кластері з 48 процесорами. Розрахунки на кожен квазар займали близько тижня.
Два досліджені ними квазари названі RXJ1131-1231 та Q2237 + 0305, і в них нічого особливого, сказав Кочанек, за винятком того, що вони обидва були гравітаційно надані в лізинг. Наразі він та його група вивчають 20 таких квазарів, і вони хочуть врешті-решт зібрати рентгенівські дані про них.
Цей проект є частиною постійної співпраці штату Огайо та штату Пенн. Дослідження фінансується НАСА. Комп'ютерний кластер був наданий кластером штату Огайо, ініціативою Центру суперкомп'ютерів Огайо (OSC), Радою регентів штату Огайо та загальнодержавною групою користувачів OSC. Центр космічних польотів Маршалла НАСА в Хантсвілі, штат Алабама, керує програмою Чандра для управління наукової місії агентства. Смітсонівська астрофізична обсерваторія в Кембриджі, штат Массачусетс, контролює наукові та льотні операції з рентгенівського центру Чандра в Кембриджі, штат Массачусетс.
Оригінальне джерело: PSU News Release
