←  Предыдущая тема Все темы Следующая тема →
Привилегированный участник пишет:

Космический адронный коллайдер и пузыри Ферми

Известно, что появление новых возможностей астрономических наблюдений часто приводит к необходимости пересмотра астрофизических концепций. В последние годы новые возможности зачастую связаны с запуском очередного космического телескопа, ведущего наблюдения в ранее не задействованном волновом диапазоне. Проследим этот процесс на примерах наиболее известных космических телескопов.

1. Телескоп Хаббл (1990-2013гг); даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, для которых земная атмосфера непрозрачна, в первую очередь в инфракрасном диапазоне. Десять лет назад телескопом «Хаббл»  были получены наблюдения, согласно которым в центре нашей Галактики нет чёрной дыры. Там, где согласно господствующей точке зрения должна быть массивная чёрная дыра, найдены яркие двойные звёзды и огромное количество пыли. Согласно принятой теории чёрная дыра немедленно поглощает всю материю, находящуюся поблизости. Поэтому наблюдение в центре Галактики звёзд и пыли исключает наличие там сверхмассивной чёрной дыры. Факт этот до сих пор упорно игнорируется, и во многих работах продолжают использовать представления о наличии сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики.

2.  Телескоп FUSE (1999-2007гг); работал в ультрафиолетовом диапазоне. Телескопом FUSE в окрестностях нашей Галактики было обнаружено большое число облаков высокоионизованного барионного газа, способного излучать только в ультрафиолетовом диапазоне и потому не обнаружимого никакими прежними наблюдениями. Полная масса излучающих в ультрафиолете барионов и составила ту недостающую «тёмную материю», которая позволила объяснить кривую вращения нашей Галактики без привлечения гипотезы о специфической тёмной материи, проявляющей себя только в гравитационных взаимодействиях.

3. Телескоп GALEX (2003-2009гг); также работал в ультрафиолетовом диапазоне. Но в отличие от  FUSE  был ориентирован на изучение удалённых объектов (на 10 миллиардов световых лет и более). Наблюдения GALEX не подтвердили общепринятое мнение, что для формирования галактик необходима тёмная материя. Все наблюдаемые удалённые карликовые галактики, также как и звёзды, формировались прямо из газового облака (http://www.popmech.ru/article/5092-rozhdenie-karlika/).  Как видим, «тёмная материя» теряет позиции не только в масштабах нашей Галактики, но и на периферии Вселенной.

4. Телескоп Чандра (1999-2013гг); работает в рентгеновском диапазоне. Наряду с реальными открытиями, имеется курьёзное открытие: телескопу «Удалось различить рентгеновское излучение сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути» (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%80%D0%B0_%28%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%29 ). Как отмечено выше, телескоп Хаббл установил отсутствие чёрной дыры в нашей Галактике (Млечный Путь). Поэтому этот курьёзный результат ставит под сомнения и другие многочисленные открытия чёрных дыр по их рентгеновскому излучению.

5. Телескоп Ферми (2008-2013гг); работал в диапазоне гамма-излучения. Предназначен был для исследования процессов, происходящих в активных ядрах галактик и других высокоэнергетических источниках. Большинство астрономических открытий последнего времени связано именно с телескопом Ферми. В 2010 году были обнаружены две гигантские области гамма-излучения,  простирающихся на 25 тысяч световых лет в обе стороны от центра нашей Галактики, см. рис.1  (клипы из видео НАСА)



Рис. 1

После опубликования открытия было предложено много теорий, объясняющих природу этих пузырей. Разумеется, все теории основывались на представлении о наличии у Галактики центральной сверхмассивной чёрной дыры. Однако ни одна из предложенных теорий не была признана достаточно убедительной.

Поэтому астрономами всего мира продолжалось пристальное изучение структуры пузырей. И вот 3 февраля 2013г. в журнале «Nature» была опубликована статья «Гигантский магнитный отток из центра галактики Млечный Путь» (исследование астрофизиков Австралии). Сообщается, что из центра Галактики извергаются два конусообразных джета, несущих в себе огромную магнитную энергию. В этой статье впервые была предложена гипотеза, в которой формирование пузырей не связывается с  наличием сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики. Очень кратко суть гипотезы такова: магнитное поле пузырей формируется за счет выбросов сверхновых и вновь рождающихся звезд, имеет биконическую форму (рис. 2а), мощность оттока энергии из центра оценивается в 1040эрг/с.

 

Рис.2

 

Идейно и по полученным оценкам эта статья перекликается со статьёй «Космический адронный коллайдер» (http://www.astrogalaxy.ru/898.html ), опубликованной 11 декабря 2012 года. Идея статьи «Космический адронный коллайдер» возникла при анализе опытов на земных адронных коллайдерах, в процессе которых рождается антиматерия, а также из сходства процессов в земных ускорителях на встречных пучках и процессов на пучках газа,  аккрецирующего на ядро галактики по магнитным линиям из космоса (рис.2b). Отметим, что магнитное поле вблизи от оси галактики имеет также биконическую форму (рис.2с), а расчётная мощность оттока энергии, образующейся за счёт аннигиляции аккрецирующего газа равна 0,35·1040 эрг/с,    что близко к оценке 1040эрг/с.   Оценка 0,35·1040 эрг/с даже более надёжна, так как аккреция газа – стационарный процесс, а вспышки свехновых случайны и непредсказуемы.  Впрочем, оба механизма закачки энергии в ядро галактики совместимы и могут взаимно дополнять друг друга.

Замечание.
Мощность оттока энергии была рассчитана, исходя из плотности межгалактического газа 1 м-3 при условии полной аннигиляции акрецирующего газа. По последним данным плотность межгалактического газа имеет порядок 1 дм-3. В этом случае при условие полной аннигиляции акрецирующего газа можно снять.

Независимо от способа закачки энергии в ядро галактики, механизм образования пузырей Ферми будет иметь одну и ту же природу.  Плазма, вылетающая с околосветовой скоростью из ядра галактики и движущаяся по магнитным линиям, вступает во взаимодействие с газом гало галактики. При этом происходят процессы, приводящие к гамма-излучению. Отмечается, что в пузырях Ферми есть области преимущественного гамма-излучения, области преимущественного рентгеновского излучения и области, в которых отчётливо фиксируется рентгеновское излучение (рис.3). Объяснение этих особенностей свечения пузырей Ферми я даю здесь (http://www.astrogalaxy.ru/904.html).