Спросите Итана №28: Чем кормить чудовище

Нам нравятся все эти удивительные истории. Воображение помогает вызывать к жизни героев этих историй.
— Дэниел Тэммет

Читатель спрашивает:
Недавно стало известно, что Стрелец A* в этом году встретится с облаком газа, и есть вероятность, что она превратится в квазар.

Я думаю, что нет, из-за своего размера – но не знаю, как это аргументировано доказать, не являясь астрофизиком. Скажите, Итан, не настанет ли нам всем конец, когда во все стороны побегут высокоэнергетические лучи почти по всему электромагнитному спектру, вместе с релятивистскими струями?

http://geektimes.ru/post/261270/
Пояснение из Вики: Стрелец A* (лат. Sagittarius A*, Sgr A*; произносится «Стрелец А со звездочкой» — компактный радиоисточник, находящийся в центре нашей галактики, входит в состав радиоисточника Стрелец А. Излучает также в инфракрасном, рентгеновском и других диапазонах. Представляет собой сверхмассивный объект (вероятно, чёрную дыру), окружённый горячим радиоизлучающим газовым облаком диаметром около 1,8 пк. Расстояние до радиоисточника составляет около 26 тыс. св. лет, масса центрального объекта — 4,3*10⁶ солнечных.

Для начала рассмотрим то, что у нас есть.



Это вид на центр нашей галактики, составленный наложением нескольких изображений, полученных в разных диапазонах, включая рентгеновское излучение, видимый и инфракрасный свет. Самый центр галактики – наиболее густонаселённое место из всех, что мы можем найти и в миллионе световых лет в любую сторону от нас. Внизу я максимально увеличил центр галактики на картинке.



Если мы будем рассматривать только звёзды и их движение, мы сможем сделать важный вывод по поводу гравитации в этой точке пространства – звёзды двигаются по замкнутым эллиптическим орбитам (в трёх измерениях), вокруг некоего центра.



И из этого центра не исходит никакого света, но судя по движениям звёзд, там должна находиться масса не менее 4 миллионов солнечных. Сегодня этот объект известен как Стрелец А*, сверхмассивная чёрная дыра в центре Млечного пути, и самый массивный объект нашей галактики.

Всё становится ещё интереснее, если мы будем смотреть не только на звёзды, но и на другие объекты – например, на газопылевые облака.



Как и следовало ожидать, в любой галактике можно найти газовые облака любых видов – молекулярные, ионизированные, сжимающиеся, стационарные, высокоскоростные, и т.п. Всех их можно встретить в центре и нашей галактики. В этом смысле от других мест галактики центр ничем не отличается.

Но в центре есть другое отличие – там присутствует тело массой в 4 миллиона солнечных, и это ближайший к нам из таких крупных объектов, находящийся от нас на расстоянии всего лишь 25000-27000 световых лет.



Используя разные инструменты, находящиеся в распоряжении Очень Большого Телескопа в Чили, мы отслеживали некоторые облака в центре галактики, подыскивая объекты, которые проходят поблизости от ультрамассивного центра.



Это интересует нас потому, что любой сравнительно небольшой объект, проходящий рядом с массивным, будет разорван в клочья, нагрет и начнёт с ускорением падать в центр. Это верно даже для нашей скучной Солнечной системы, где мы увидели результат встречи кометы с массивной планетой. В 1994 комета Шумейкера-Леви была разорвана Юпитером, и упала на планету, представив отличное зрелище для любителей и профессионалов в астрономии.



Но если какой-то объект повстречается с чёрной дырой, его атомы так сильно разогреются, что превратятся в ионы – распадутся на положительно заряженное ядро и свободные электроны. А так как у чёрных дыр кроме большой массы есть ещё и сильные магнитные поля, эти частицы начнут сильно ускоряться, что приведёт к колоссальным выбросам энергии.



Эти явления происходят повсюду во Вселенной – как в близких галактиках вроде Альфы Центавра, так и в далёких квазарах.

Что насчёт центра нашей галактики? Ни одна из звёзд пока не собирается столкнуться с ультрамассивным объектом, и вспышки, видимые на рентгеновских и инфракрасных снимках, были мелкие и не впечатляющие. Значит, нашу чёрную дыру практически не кормят.

Но всё может поменяться.



Высокоскоростное газовое облако, впервые отмеченное в 2002 году, разогналось уже в два раза относительно первоначальной скорости, и сейчас несётся со скоростью около 2000 км/с (около 1% от скорости света). Оно пройдёт всего лишь в 3100 радиусах горизонта событий от чёрной дыры. На картинке видно, что в 2011 году облако уже начало менять форму, а его температура повышается до 600 К!

Учёные уже провели симуляцию того, что нам нужно ожидать в ближайшие годы – и это надо видеть:



Но как бы ни было это событие замечательно,- а с научной точки зрения оно даст нам много информации о центре нашей галактики и о динамических процессах, происходящих вблизи чёрных дыр,- это не та катастрофа, которой ждут наиболее впечатлительные граждане.

Во-первых, это облако весит всего лишь в несколько раз больше Земли – этого явно не хватит для большого энергетического всплеска. Во-вторых, расстояние в 3100 радиусов горизонта событий – это вовсе не мало, для нашей чёрной дыры расстояние, на которое к ней приблизится облако, будет в десять раз больше, чем расстояние от Солнца до Плутона. В-третьих, газ, который непосредственно будет контактировать с чёрной дырой, будет добираться до неё десятилетиями.



У всех чёрных дыр должен быть аккреционный диск, построенный из материи, которая была разорвана гравитацией и сконцентрировалась вокруг неё. По этому поводу мы тоже получим много информации, когда увидим, как газовое облако взаимодействует с нашей чёрной дырой. Кроме того, мы сможем поймать некоторое количество рентгеновского излучения от ускоряющегося горячего газа, что тоже пополнит копилку наших знаний о центре галактики.

Самое интересное начнётся в 2018 году. Помните ту анимацию про движение вокруг центра галактики? Приведу её ещё раз, только сейчас обратите внимание на звезду SO-2.



В 2018-м она пройдёт гораздо ближе к центру галактики, чем облако газа, и она должна будет провзаимодействовать с этим облаком и пройти сквозь газ, который будет притянут чёрной дырой. В этот момент мы сможем проверить и общую теорию относительности, и некоторые положения астрофизики межзвёздного газа.

Это отличная находка для науки, и мы сможем узнать очень много всего о том, как работает наша Вселенная в достаточно экстремальных условиях. Но для любителей конца света это плохой кандидат. В лучшем случае они получат небольшую вспышку рентгеновского излучения, но большинство лучей будут направлены перпендикулярно плоскости галактики, а не в нашу сторону.