Печать

[фок Гюнце]

О будущих северных поляриссимах.

Напомню, что поляриссимой именуется достаточно яркая звезда, находящаяся очень близко к видимому полюсу мира). Сейчас северной поляриссимой Земли является альфа Малой Медведицы, о которой я недавно говорил.
А в ближайшее время северными поляриссимами окажутся:

1. Альраи (гамма Цефея). Двойная система: гамма Цефея А - оранжевый субгигант спектрального класса K1IV массой 1,6 солнечной и светимостью - 8,2 солнечной, гамма Цефея В - красный карлик спектрального класса М1V массой 0,4 солнечной и светимостью менее одного процента солнечной, обращающаяся вокруг основного компонента по эллиптической вытянутой орбите с максимальным удалением в 33 миллиарда километров. Гамма Цефея А имеет как минимум одну планету - газовый гигант, превосходящий Юпитер по массе более, чем в полтора раза, и удаленный от своей звезды примерно на триста миллионов километров.
Будет полярной звездой примерно с XXXII по L века.

2. Альфирк (бета Цефея). Слабопеременный гигант спектрального класса B2IIIev массой 12 солнечных и светимостью 64000 солнечных, удаленный на 595 световых лет.
Будет полярной звездой примерно с LI по LXV века.

3. Альдерамин (альфа Цефея). Недалекий (49 световых лет) субгигант класса A7IV, эволюционирующий в красный гигант. Масса чуть меньше двух масс Солнца, светимость - 19,7 солнечных. Будет полярной звездой с LXVI по LXXXV века.

А вот между 8500 и 13000 годом полярных не будет. Вернее, около полюса будет сразу две звезды-сверхгиганта - белый сверхгигант Денеб (класс A2Ia, светимость в 54,5 тысяч раз выше солнечной) массой в 16 солнечных и редкостный желтый пульсирующий сверхгигант Садр (гамма Лебедя) класса F8Ib, массой в 12 солнечных, превосходящий Солнце по светимости в шестьдесят пять тысяч раз.
Интересно отметить, что в настоящий момент именно эти две звезды являются поляриссимами Марса.
Нетрудно понять, что это означает, что спустя восемь с половиной тысяч лет ось вращения Земли будет сориентирована так же, как сейчас ось вращения Марса.

И только после 13000 года около полюса вновь воцарится порядок, и полярной звездой станет Вега, которая уже была поляриссимой около пятнадцати тысяч лет назад.

[фок Гюнце]

Кое-что об IMF

Большинство людей считают, что IMF - это Международный валютный фонд (International Monetary Fund).

Астрономы составляют меньшинство населения, и в пику большинству считают, что IMF - это одно из ключевых понятий астрономии, начальная функция масс (Initial Mass Function).

Начальная функция масс - это зависимость плотности количества звезд от их начальной массы (той массы, с которой они появились) или, что то же самое, функция, описывающая количество звезд в единице объема в зависимости от их начальной массы.
Начальная функция масс очень важна для решения вопроса о механизме и особенностях рождения звезд. Она оказывается различной для разных типов галактик и даже в самой галактике - для, скажем, гало (шаровых звездных скоплений) и диска. Но в пределах того же галактического диска начальная функция масс практически постоянна для любого его участка. И для различных шаровых звездных скоплений одной металличности начальная функция масс практически одинакова.

Форма начальной функции масс различна для разных диапазонов масс. Условно ее описывают степенной зависимостью m^-α, где m - масса, а α - показатель степени. Считается, что для диска нашей Галактики α равен 2,35 для звезд массы, большей, чем Солнце (формула Салпитера), 2,3 для звезд массой от 0,5 до одной солнечной и 1,3 для красных карликов массами от 0,0767 до 0,5 солнечной. Для коричневых карликов массами ниже 0,0767 солнечных показатель степени обычно принимают равным 0,3, хотя из-за их малой светимости статистика наблюдений невелика, этот результат в силу малой светимости подтвердить трудно, и в последнее время он периодически оспаривается.

[фок Гюнце]

В качестве напоминания

Еще раз напомню традиционную устоявшуюся терминологию.

Звезды позднего класса - это холодные и красные. Самые поздние - класса М (http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77140#msg77140, http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77141#msg77141). А звезды раннего типа - это горячие и голубые. Самые ранние - класса О.
Соответственно, если вам встретится фраза про "смещение IMF в сторону раннего конца", на человеческий язык она переводится как "повышение доли массивных звезд среди вновь появляющихся".

Галактики раннего типа - это эллиптические. Промежуточного (между ранним и поздним) - линзовидные. Позднего типа - спиральные (и чем теснее закручены рукава - там более поздним именуется тип). См. http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg76818#msg76818

Ну, и некоторые выводы из этой терминологии.
1. Вначале во Вселенной появлялись галактики ранних типов. Потом из них начали образовываться галактики поздних типов. Сейчас все галактики ранних типов формируются из галактик поздних типов.
2. Звезды поздних классов живут дольше звезд ранних классов.
3. В галактиках ранних типов живут звезды поздних классов.

Все привыкли, чего уж там.

[фок Гюнце]

И еще о терминологии или о божественных пальцах и блинах

Вспомним определение параметра красного смещения z (http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77542#msg77542).
Параметр красного смещения удаляющегося от нас объекта - это отношение разности длин принятой нами и испущенной объектом волны электромагнитного излучения к самой длине принятой нами волны. Или, что то же самое, отношение длин принятой нами и «нормальной», испущенной объектом электромагнитной волны минус единица.
В космологии красное смещение благодаря расширению Вселенной может использоваться для измерения расстояния до объекта - ведь в норме расстояние до удаленного объекта пропорционально скорости его удаления от нас (а коэффициент пропорциональности - это постоянная Хаббла, показывающая скорость расширения Вселенной).

Но любой объект может удаляться от нас не только по причине расширения Вселенной - он может иметь собственное движение (так называемую пекулярную скорость, "скорость относительно Вселенной", которую можно определить достаточно строго - скорость относительно реликтового излучения. Да мы и сами имеем эту пекулярную скорость).
Соответственно, к красному смещению, скажем, удаленной галактики, обусловленному расширением Вселенной, надо прибавить красное смещение, вызванное ее собственным движением. Точнее говоря, красное смещение удаленной галактики определяется суммой скорости космологического удаления (связанного с расширением Вселенной) и проекции ее собственной скорости относительно нас на луч зрения (с положительным знаком, если она удаляется, с отрицательным - если приближается). И если вектор скорости собственного (пекулярного) движения галактики случайно направлен в нашу сторону, расстояние до галактики, определенное по красному смещению, кажется меньшим, чем на самом деле, а если он направлен от нас - большим.

А результат этого оказывается достаточно интересным. Посмотрите внимательно на определение параметра красного смещения. Представьте себе скопление галактик, в котором галактики движутся случайным образом - одни приближаются, другие удаляются. В результате их красное смещение оказывается "размазанным" - у одних большим, у других - меньшим. Ну, и поскольку как правило мы не знаем их собственного движения, то если мы попробуем просто определить расстояние до них по красному смещению, те, которые двигаются от нас, будут казаться более удаленными, чем на самом деле, а те, которые движутся к нам - более близкими. Соответственно, после определения расстояния по красному смещению нам покажется, что скопление галактик вытянуто, причем, значительно, в нашу сторону. Если оно на самом деле сферическое, то, определив расстояние до входящих в него галактик по красному смещению, мы будем считать его эллипсоидом, вытянутым в нашу сторону. А если разброс скоростей достаточно велик (или расстояние до скопления не слишком велико), то кажущийся эллипс вообще приобретет форму пальца, показывающего на нас.
Этот эффект получил замечательное название "Пальцы Бога" (the Fingers of God effect).

Но это еще не все. Реже и менее выраженно встречается противоположный эффект. Представим себе удаленное скопление галактик, в котором под действием тяготения движение галактик направлено преимущественно к его центру (вариант скопления I типа http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91716#msg91716 с доминирующей центральной галактикой).
В этом скоплении те галактики, которые находятся дальше от нас, за его центром, движутся к нам (вернее, скорость их удаления является меньшей, чем если бы они покоились и чем скорость удаления пространства, в котором они находятся), и их реальное красное смещение уменьшается, а те, которые находятся ближе к нам (перед центром), движутся от нас (с большей скоростью, чем скорость пространства, в котором они находятся), так что их реальное красное смещение увеличивается. В результате если измерять расстояние до галактик этого скопления по красному смещению, кажущееся расстояние до дальних галактик уменьшается, до ближних - увеличивается, и форма такого скопления нам представляется уплощенной - в виде блина, расположенного перпендикулярно лучу зрения.
Этот эффект имеет не менее замечательно название "блины Бога" (the pancakes of God effect). Правда, его часто называют менее романтичным названием - эффект Кайзера.

Ну, а вместе эти эффекты называются искажениями пространства красного смещения (redshift-space distortions).

[фок Гюнце]

И еще о терминологии - апсиды

Все мы знаем, что точка орбиты спутника, наиболее удаленная от тела, вокруг которого этот спутник обращается, именуется апоцентром. А самая близкая - соответственно, перицентром.
Общее название для этих точек - апсиды (от древнегреческого  ἁψίς - "арка", "свод"). А линия, соединяющие эти точки - линия апсид. В норме - для случая обращения малого тела вокруг большого (по эллиптической орбите) - большая полуось эллипса (при этом линия апсид проходит через фокус, в котором располагается большое тело).

Для некоторых специальных случаев апсиды имеют специальные названия. И это мы тоже знаем.
А вот какие именно названия - знаем не всегда. И хочется рассказать про некоторые из них.

Для случая, когда центральное тело, вокруг которого обращается спутник, является Землей, апоцентр и перицентр именуются апогеем и перигеем.
Апсиды орбиты для случая обращения вокруг Солнца - афелий и перигелий.
Для Луны - апоселений и периселений.
Для Венеры - апогесперий и перигесперий.
Для Меркурия - апогермий и перигермий.
Для Марса - апоарейон и периарейон. Можно даже апоарей и периарей.
Для Юпитера - апойовий и перийовий.
Для Сатурна, очевидно - апокрон и перикрон.
Для Урана - апоуран (или апоуранион) и периуран (периуранион)
Для Нептуна красиво и предсказуемо: апопосейдон и перипосейдон.
Для Плутона - апогадий и перигадий. И попрошу без шуточек.
Для крупнейшей карликовой планеты Солнечной системы, Эрис (Эриды) - апоэрий и периэрий.
Для любой звезды - апоастр и периастр.
Для черной дыры - апоботр (апоботрос) и периботр (периботрос). Древнегреческое слово βόθρος означает "яма". Иногда, впрочем, используются термины "апомелазма" и "перимелазма" - от древнегреческого μέλας - "черный" - но редко.
А если тело обращается вокруг галактики, то апсиды его орбиты именуются апогалактикон и перигалактикон.

PS Учитывая, что скопление галактик - тоже гравитационно связанная система, которая может иметь своих спутников, для таких спутников апсиды можно было бы именовать апосминий и перисминий. Ибо скопление галактик на греческом языке именуется σμήνη γαλαξιών. Но такого термина я не встречал.

[фок Гюнце]

На днях показывал http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1883.msg96540#msg96540 красивую картинку с Антаресом - расскажу о звезде подробнее.

Антарес, альфа Скорпиона, двойная система, удаленная примерно на шестьсот световых лет. 

Главный компонент системы, который мы, собственно, и видим - Антарес А, далеко проэволюционировавший красный сверхгигант спектрального класса М1,5I.  Масса Антареса А - около восемнадцати масс Солнца, видимая звездная величина +1,09 (средняя), абсолютная равна -5,28 (с расстояния в 32,616 световых лет он был бы заметно ярче Венеры).
Звезда находится на последнем этапе эволюции, в ее ядре происходит горение углерода, в прилегающих к ядру слоях - более легких элементов, из-за огромного выделения энергии звезда имеет светимость в видимом диапазоне, превышающую солнечную на четыре порядка (а с учетом того, что основная светимость Антареса А приходится на инфракрасный диапазон, суммарная болометрическая светимость звезды превосходит солнечную в шестьдесят пять тысяч раз). В результате звезда раздулась до диаметра более двухсот миллионов километров (больше диаметра орбиты Марса), имеет низкую среднюю плотность и холодную поверхность (всего 3400 градусов) и, соответственно, насыщенный красный цвет (U-B=1,34; B-V=1,87). Антаресу А осталось жить немного - считанные годы или сотни тысяч лет, после чего, с большой долей вероятности, звезда взорвется сверхновой - безопасно (для нас) но эффектно.
При таком тепловыделении и сложной структуре звезда является неустойчивой и относится к классу медленных неправильных переменных.

Второй компонент системы, Антарес В, размером не слишком уступает первому, имея массу в десять солнечных. Но благодаря этому различию в размерах он еще находится на главной последовательности и в нем еще даже не начались водородные реакции в слоях, прилегающих к центральной области. Интересно, что по подсчетам нам повезло - такая разница в классах между компонентами длится лишь несколько процентов времени их жизни. Антарес В относится к спектральному классу В4,5V (голубой гигант), температура поверхности - восемнадцать с половиной тысяч солнечных. После гибели своего компаньона он должен был бы пережить его примерно на шесть-семь миллионов лет (срок жизни Антареса А - около двенадцати миллионов лет, и почти весь этот срок он прожил, а Антареса В - около восемнадцати-девятнадцати миллионов лет), но не очень понятно, как на нем скажется возможный грядущий взрыв сверхновой.

Оба компонента обращаются друг вокруг друга по достаточно широкой орбите (период обращения - 878 лет).

Антарес в числе иных ярких южных звезд помещен на флаге Бразилии и символизирует штат Пиауи.

[фок Гюнце]

И еще о терминологии - пропеллеры дозвуковые и сверхзвуковые

Что такое пропеллер, знают все. Ну, или почти все.  По крайней мере, на форуме - почти все, кто читал темы про космос.
 Но просто на всякий случай напомню http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=101.msg77155#msg77155: пропеллер - это следующая после эжектора стадия жизни нейтронной звезды. На этой стадии скорость вращения нейтронной звезды уже недостаточна для того, чтобы магнитное поле, вращающееся вместе с ней и удерживающее заряженные частицы, достигало скорости света относительно недалеко от ее поверхности (как у предыдущей стадии - быстровращающегося эжектора), но при этом напряженность магнитного поля пропеллера еще достаточно велика, чтобы удерживать заряженные частицы, не давая плазме бомбардировать поверхность нейтронной звезды (что происходит на следующей стадии эволюции - стадии аккретора).

Соответственно, магнитное поле пропеллера, в отличие от поля эжектора, простирается на большое расстояние, обрыва силовых линий вблизи поверхности нет, и заряженные частицы не могут покинуть звезду. Но при этом магнитное поле еще не пропускает частицы к поверхности звезды, где они могли бы при бомбардировке порождать интенсивное рентгеновское излучение.

А теперь - терминологическая тонкость.

При достаточно высокой скорости вращения пропеллера  скорость вращения его магнитного поля превышает скорость звука в окружающем его веществе.
Такие пропеллеры называются сверхзвуковыми.

А вот если  скорость вращения магнитного поля пропеллера не превышает скорость звука в окружающем его веществе, такой пропеллер, как нетрудно догадаться, называется  дозвуковым.

[фок Гюнце]

Раз уж заговорили о разных звездах - вспомнилась ε Девы.

Эпсилон Девы - интересная звезда возрастом чуть более шестисот миллионов лет и массой, примерно в три раза большей массы Солнца.
Считается, что она образовалась вместе со скоплением Гиад из одного газового облака и относится к четвертому, а то и пятому поколению звезд.

Обладая большой массой, она успела достаточно далеко проэвоолюционировать и в настоящее время ушла с главной последовательности, представляя собой желтый гигант класса G8III. Похоже, мы застали ее на интересной стадии эволюции - в ней одновременно начинаются стадии превращения гелия в углерод в центре и водорода в гелий в прилегающих к ядру областях и звезда начинает двигаться в стадию асимптотической ветви гигантов (AGB на диаграмме "цвет-светимость").

Но как по мне, всего интереснее у ε Девы множество названий. Греки называли ее Προτρυγητὴρ (Протригетер, сборщик винограда) - видимо, потому, что она достигала наибольшей высоты над горизонтом как раз во время сбора винограда, хотя сами греки считали, что звезда является Ампелом, возлюбленным Диониса, которому лювеобильный бог таким образом подарил бессмертие. - Ну и подарочек, - подумала Алиса. - Хорошо, что на день рождения таких не дарят! (с)
Римляне называли звезду соответственно - Provindemiator.
Арабы, непонятно отчего, аль Мюридин (ученик) и отождествляли с пророком Ноем (Нухом).

В новейшее время астрономы отчего-то решили, что ε Девы имеет женский пол, и назвали ее Виндемиатрикс - "сборщица винограда", под каковым названием она и фигурирует во всех каталогах.

Подчеркну, что при этом по данным современной астрономии (хотя некоторые независимые мыслители, примеры которых мы не раз встречали, могут заметить, что это всего лишь теория, которую могут опровергнуть последующие факты) звезды пола не имеют.

[фок Гюнце]

О фотографиях черной дыры

О ближайшем к нам большом эллиптикале - центральной доминирующей галактике богатого скопления Девы, крупнейшей и центральной галактике нашего сверхскопления М87, она же Дева А, я писал не раз.
Вот она, красавица, под катом, в дымке из звезд и тринадцати тысяч окружающих ее шаровых скоплений:

Думаю, многие помнят, как еще в апреле 2019 года (надо же... полтора года прошло!), организовав с помощью массива радиотелескопов EHT (Event Horizon Telescope) интерферометрическое фотографирование ее ядра со сверхдлинной базой, сумели получить радиоизображение ее центральной черной дыры.

Само изображение выглядит так:

это - непосредственная фотография черной дыры галактики и ее окрестностей (внутренней кромки аккреционного диска). Фотография получена, как и сказано выше, методом интерферометрии со сверхдлинной базой, то есть, синхронной работой нескольких радиотелескопов, объединенных в массив EHT, расположенных в разных точках земного шара для увеличения угла зрения (так что, в сущности, имитируется огромный телескоп размером с Землю) с последующей обработкой полученных каждым из них изображений.

Собственно, видна, конечно, не сама черная дыра, а отсутствие света (тех самых фотонов, которые попали под горизонт событий). В искусственных цветах. Само изображение получено на длине волны 1,3 миллиметра.

По этой фотографии можно узнать многое. В частности, размеры и массу черной дыры: диаметр горизонта событий составляет примерно 40 миллиардов километров - в полтора раза меньше диаметра орбиты Нептуна, диаметр тени черной дыры - около ста миллиардов километров, масса черной дыры, рассчитанная по фотографии - 6,5±0,7 миллиарда солнечных масс, что полностью соответствовало всем предыдущим оценкам.

Ну, а теперь - красивая визуализация, показывающая, что же именно видно на приведенной фотографии:

И пояснения к ней:

Разумеется, делалось все не ради красивой картинки, а ради научных результатов.

В частности, один из интересных научных результатов этой работы выглядит так:
Мы понимаем, что сверхгигантские эллиптикалы формировались множественными мерджингами. Соответственно, в результате захвата большого количества галактик они должны содержать в себе множество центральных черных дыр этих галактик.
Эти черные дыры с большой вероятностью близки к центру галактики (известны многие галактики с двойными и кратными черными дырами, унаследованными от слияний. Их я упоминал - и может, еще упоминать буду). Соответственно, вблизи от центральной черной дыры М87 может находиться компаньон - сверхмассивная черная дыра меньших размеров, и его было бы интересно найти.

Так вот. Анализ полученного изображения показал, что на расстояниях порядка миллипарсек от черной дыры от центральной дыры не находится ни одна черная дыра масс, больших звездной.
Видимо, они либо уже претерпели слияние, либо находятся в более удаленных областях.

Но это - еще не конец истории. Команда Event Horizon Telescope (EHT) работать продолжала - и уже в этом году появилась новая фотография:

Это уже фотография в поляризованном свете, в которой отмечено линиями направление поляризации.
Понятно, что поляризация излучаемых аккреционным диском фотонов определяется магнитными полями в окрестности черной дыры, а следовательно, и направление поляризации и ее степень позволяют изучать характер, напряженность и градиент магнитного поля. То есть, наглядно видно крупномасштабное распределение магнитного поля в окрестностях черной дыры

В общем, если не вдаваться в подробности, результат получился ожидаемый, но все равно интересный - магнитное поле в аккреционном диске препятствует радиальному движению материала диска по направлению к горизонту событий (подавляет аккрецию на черную дыру), так что добирается до горизонта только орентировочно одна тысячная массы Солнца в год. А остальной материал - более одной массы Солнца в год - смещается в направлении магнитных полюсов и "выстреливается" магнитным полем в виде джета. Соответственно, расход материала в джете - более массы Солнца в год. Кстати, он еще и переменный.

[фок Гюнце]

Кстати, о кратных ядрах галактик

Полюбуйтесь фотографией:

Двойная черная дыра и ее четыре джета в центре гигантской эллиптической галактики NGC1128.

Синий цвет - рентгеновское излучение рассеянного газа в центральной области галактики, нагретого до нескольких миллионов градусов.
Розовый цвет - радиоизлучение джетов.
Белый цвет - раскаленные аккреционные диски вокруг черных дыр.

Дыры обращаются друг вокруг друга с орбитальной скоростью 1200 км/с, закручивая джеты и интенсивно поглощая газ. Расстояние между черными дырами - 25 тысяч световых лет (примерно равно расстоянию от Солнца до центра Млечного пути).

Все это вместе иногда обозначается как квазар 3С75.
Удаление от нас - 300 миллионов световых лет.
Пара образовалась при слиянии двух родительских галактик в одну эллиптическую.

Представляете, как весело там, в этой галактике?

Ну, а ниже - фотография тройного ядра:

Сфотографирована центральная часть галактики SDSS J0849 + 1114, удаленной примерно на миллиард световых лет.

На фотографии запечатлен протекающий (в принципе, уже глубоко зашедший) тройной мерджинг - одновременное слияние трех галактик с оцениваемыми звездными массами компонентов мерджинга двести миллиардов (больший компонент), тридцать миллиардов и десять миллиардов масс Солнца.

Результатом слияния в настоящее время является продолжающая формирование галактика с тройным активным ядром. Массы сверхмассивных черных дыр (унаследованных от сливающихся компонентов бывших их ядер) в центре галактики составляют примерно 30, 5 и 2,5 миллиона солнечных масс.

Расчеты показывают, что эта система черных дыр статически неустойчива (вследствие динамического трения), и будущее тройного ядра представляется следующим:
- приблизительно через полтора миллиарда лет меньшие дыры окажутся гравитационно связанными, сформировав систему из двух обращающихся друг вокруг друга гигантских черных дыр;
- еще примерно через полмиллиарда лет они установят гравитационную связь с большей черной дырой, создав иерархическую систему (в которой пара черных дыр, обращающихся друг вокруг друга, будет обращаться вокруг третьей) c единым грандиозным возмущенным аккреционным диском.

Из-за излучения гравитационных волн эти черные дыры будут постепенно сближаться - и тут их будущее пока предсказать невозможно: или это закончится двумя последовательными слияниями сверхмассивных черных дыр, которые образуют единый объект, или в последний момент одна их меньших дыр сольется с большей, а вторая меньшая дыра будет выброшена из системы с высокой скоростью и через миллиарды лет покинет галактику.

Хотелось бы отметить, что это - в принципе, вторая известная одномоментно формирующаяся система из трех галактических черных дыр. Первая выглядит не слишком выразительно:

Это - квазар SDSS J150243.09+111557.3, который я однажды упоминал, находящийся на расстоянии от нас (по времени распространения) около четырех миллиардов световых лет.

Долго считалось, что в его центре двойная черная дыра. А оказалось - их на самом деле три. И они достаточно активны - так что найденная система с полным правом именуется тройным квазаром.

Архитектура системы дыр иерархическая - две дыры обращаются по тесным орбитам, третья - по широкой.

Расстояние между тесной парой - 456 световых лет, джеты обеих дыр (напоминаю, они - квазары!) образуют общий закрученный штопором джет, обвиваясь друг вокруг друга.
Третья дыра удалена на почтительное расстояние - примерно 24 тысячи световых лет, чуть меньше, чем расстояние от Солнца до центра Галактики - и обращается вокруг этой пары.
Дыры достаточно массивны: порядок массы - около ста миллионов солнечных (напомню, масса черной дыры в центре Млечного пути - около 4,3 миллиона солнечных).

Представляете условия в злосчастной галактике, в которой обитает славная троица?

А еще интересно то, что анализ возможной эволюции показывает, что в обозримый период (несколько сотен миллионов, максимум, миллиардов лет) дальнюю дыру, скорее всего, выбросит из галактики при слиянии тесной пары. И тогда галактика поймет, как ей спокойно жилось до этого...

[фок Гюнце]

И о джетах активных ядер галактик - наглядно

Полюбуйтесь фотографией:

Комбинированная (инфракрасная + радио) фотография джетов, выбрасываемых ядром сверхгигантской эллиптической радиогалактики Геркулес А (3С348).
Сама галактика удалена почти на два миллиарда световых лет, и при этом является одним из ярчайших радиоисточников на небе.

Сама галактика, видимая на фотографии как яркое пятно между джетами, принадлежит к числу крупнейших известных галактик - она имеет диаметр около полутора миллионов световых лет (в семь раз больше диаметра диска нашей Галактики) и массу, примерно в тысячу раз большую массы Млечного пути.
Размер джетов можете оценить.
Мощное радиоизлучение вызывается торможением заряженных частиц, составляющих джеты, магнитным полем галактики.

Прекрасно видно, как, удалившись от галактики, джеты тормозятся и "расплываются". И выброшенный материал джетов в конце концов, потеряв скорость в магнитных полях, опускается назад в галактику и небольшой частью принимает участие в звездообразовании, а в основном опять аккрецирует на ядро - и все повторяется вновь.

Интересный вопрос - а почему джеты тормозятся и расплываются?
Выглядит картинка очень интересно - словно струя газа расплывается в атмосфере. Но, думается, понятно, что плотность межгалактического газа вовсе недостаточна для торможения джета, стартующего с околосветовой скоростью (буквально околосветовой - до 99,99995% скорости света).
Да и все равно остается вопрос, чем газ охлаждается. Температура межгалактического газа - миллионы градусов, так что взаимодействуя с ним, материал джета, имеющий начальную температуру в миллиарды градусов, да и увлеченный джетом горячий газ - он, конечно, похолоднее, начальной температурой в сотни тысяч и миллионы градусов, но все равно много - никак не может охладиться до двадцати градусов Кельвина, чтобы вновь опуститься к центру галактики, к черной дыре, а не рассеяться в межгалактическом пространстве.

Вопросы естественные - а вот ответ на них может показаться неожиданным.
Торможение и охлаждение газа - так называемое синхротронное. Двигаясь (причем, в начале пути - с околосветовой скоростью) в мощнейших магнитных полях квазара, заряженные частицы джета излучают фотоны и теряют энергию. В начале пути, когда магнитное поле и скорость частиц велики, излучается рентгеновское излучение, потом, когда из-за потери энергии скорость падает - свет, еще дальше - радиоволны... Ну, и в результате сначала быстро, потом медленно, но все равно верно частицы в магнитном поле остывают настолько, что начинают понемногу опускаться в гравитационном поле галактики, возвращаясь на место.

Впрочем, чтобы ответ не был совсем уж неожиданным, вспомним, что, например, у блазаров излучение интенсивностью в триллионы и даже больше светимостей Солнца имеет, преимущественно, то же, синхротронное происхождение. При такой расходуемой мощности охладить газ немудрено.

[фок Гюнце]

Поляры

Что такое рентгеновские пульсары и аккреторы, я рассказывал.

Напомню, аккретор - это нейтронная звезда достаточно зрелого возраста, у которой магнитное поле стало относительно небольшим  (разумеется, в масштабах полей нейтронных звезд! Оно все равно колоссально по любым меркам!), настолько, чтобы начать допускать падение вещества на поверхность звезды. Газ падает на поверхность в районе магнитных полюсов (на участке размером порядка нескольких десятков метров), падающее вещество разогревается до миллионов градусов и излучает рентгеновские лучи.
Участок, излучающий в рентгеновском диапазоне, вращается вместе со звездой, так что мы его видим периодически (излучение "пульсирует"). Если вокруг пульсара имеется достаточное количество газа, излучение может оказаться мощным, и мы наблюдаем рентгеновский пульсар.
Напомню, кстати, что аккретором является основной компонент звездной системы Кэртианы.

Интересно то, что подобный эффект может наблюдаться не только у нейтронных звезд, но и у белых карликов. Только для этого необходимы два условия: белый карлик должен обладать весьма мощным (для звезд этого класса) магнитным полем (хотя, разумеется, до такой напряженности поля, которая характерна для нейтронных звезд, ему далеко) и должен находиться в тесной двойной системе, в которой второй компонент заполнил предел Роша, так что его вещество перетекает на белый карлик.
В таких условиях мощное магнитное поле белого карлика не дает притягиваемому газу собраться в аккреционный диск, и вещество падает на магнитные полюса карлика вдоль силовых линий поля, разгоняясь до огромных скоростей и нагревая около магнитных полюсов поверхность карлика до миллионов градусов.

В результате такая система ведет себя аналогично рентгеновскому пульсару, периодически (для удаленного наблюдателя, в момент, когда он видит магнитный полюс карлика) выбрасывая мощное рентгеновское излучение.
Такие системы именуются полярами.

Разумеется, нагретые полярные участки белого карлика излучают не только рентгеновское, но и ультрафиолетовое излучение и видимый свет. Причем много - около половины суммарной яркости системы определяется только лишь светом нагретых участков поляра.
Еще поляры быстро вращаются - их раскручивает аккрецирующий на них газ, приносящий с собой вращательный момент.

В результате иные поляры замечательно подходят для тренировки воображения.
Скажем, нейтронные звезды умеют вращаться со скоростью 766 оборотов в секунду. Представили себе шар диаметром в два десятка километров, вращающийся с такой скоростью?
Если представили - то задумайтесь над следующей информацией: рекордсменом по скорости вращения среди белых карликов является поляр RX J0648.0-4418 - белый карлик массой 1,28 солнечных (близок к пределу Чандрасекара, после которого белый карлик теряет устойчивость и коллапсирует, взрываясь сверхновой типа Ia). Газ, сорванный со второго компаньона и падающий на поверхность белого карлика, раскрутил его почти до предела устойчивости - белый карлик совершает один оборот за 13,2 секунды.
Представили себе тело размером с Марс, совершающее почти пять оборотов в минуту?

[фок Гюнце]

Под катом - оптическая фотография крупнейшей известной галактики, ископаемого кластера  IC 1101.

 
Изофотальный диаметр галактики D25 (см. http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg92343#msg92343) - более шести миллионов световых лет. Напомню, что диск нашей Галактики имеет диаметр около двухсот тысяч световых лет, расстояние от нас до галактики Андромеды - два с половиной миллиона световых лет, расстояние до третьей большой галактики нашего скопления - галактики Треугольника - около трех миллионов световых лет.
Таким образом, размер этого монстра превосходит размер всего нашего скопления галактик: в пределах этой галактики легко разместилась бы вся Местная группа с гигантскими галактиками Андромеда, Млечный путь и Треугольника и их спутниками.
Полная масса галактики (с барионной и темной материей) - около 2,5 квадриллионов масс Солнца. Количество звезд - около ста триллионов.

Картирование радиоизлучения галактики показывает вполне стандартную картину активного ядра:

Мы видим пару радиоизлучающих джетов длиной более пятидесяти миллионов световых лет каждый.

Разумеется, колосс получен в древние времена множественными большими мерджингами - и хранит в себе мрачные тайны. Например, тонкие исследования ядра галактики показывают, что в ее центральной части резко падает яркость и звездная плотность - дефицит звездной массы в радиусе примерно десяти килопарсек от центра оценивается в 490 миллиардов солнечных масс. Такой дефицит звезд является следствием длинной серии мерджингов, во время которой сверхмассивные черные дыры захваченных и/или слившихся галактик постепенно опускались к центру IC 1101 и сливались, захватывая, разрушая и поглощая при этом звезды.
Масса получившейся в результате центральной черной дыры оценивается примерно в 40 - 100 миллиардов солнечных; возможно, она является крупнейшей из известных.

Плотность галактики, как и положено эллиптическим галактикам, существенно выше, чем плотность Млечного пути. Звездная плотность, скажем - более, чем на порядок. Учитывая, что IC 1101, как и любая гигантская галактика, образовалась быстрее маленьких (даунсайзинг, http://forum.kamsha.ru/index.php?topic=1702.msg91726#msg91726), ее звезды уже достаточно старые, в большинстве своем они превышают возрастом одиннадцать миллиардов лет, а следовательно, являются малыми (красные и красно-оранжевые карлики классов М и поздних К) - остальные, большие по размеру, давно умерли.
В результате, если бы мы жили в этой галактике на небольшом, всего лишь миллион световых лет и менее, расстоянии от центра, мы бы могли видеть в небе одновременно двадцать-пятьдесят тысяч тусклых красных и оранжевых звезд (а дома мы видим не более трех тысяч - и среди них красных весьма немного).

[Gileann]

Эр Гюнце, а я вот тоже хочу поделиться
Это, конечно, не триллионы солнечных масс и миллиарды световых лет, а что-то почти домашнее.
Дня три-четыре назад подхожу вечером к окну и случайно смотрю на небо. Вечер прелестный, теплый, тихий (большая редкость в Веллингтоне). Небо безоблачное, просто себе бездна звезд полна. И вижу я в этом небе луну, такой достаточно тоненький серпик, а рядом с ней... то есть совсем рядом, расстояние не больше толщины моего указательного пальца... я сначала решил - самолет. Ну что-то очень яркое, но высоко. Я подождал - интересно когда самолет движется по диску луны. А он и не движется совсем. Я минут пять ждал, а потом полез в гугл - и увидел, что это не самолет никакой, а вполне себе Венера, которая "подошла" практически вплотную к луне. Феерическое зрелище

[фок Гюнце]

Кстати, о дебитах джетов активных ядер

Недавно, рассказывая о фотографиях центральной черной дыры ближайшей к нам сверхгигантской эллиптической галактики М87 (Дева А), я упомянул, что расход материала в джете, выбрасываемом черной дырой, за год превышает массу Солнца.

А вот квазар SDSS J1106+1939, удаленный по времени распространения примерно на 8,8 миллиарда лет, выбрасывает в год более четырехсот масс Солнца. Более одной солнечной массы в сутки.

Кстати, при этом квазар по параметрам - не рекордный; его мощность излучения превосходит светимость Солнца примерно в два триллиона раз (а нашей Галактики - на два порядка). Иные ярче в пятьсот раз.

Чтобы оценить дебит джетов квазара, достаточно понять, что с такими темпами он за миллиард лет (а Вы же понимаете, что это вовсе не много) переработал бы и выбросил в пространство от трети до половины звездной массы нашей собственной весьма немаленькой Галактики.

Разумеется, съесть-то он съест, вот только кто ему даст... В смысле, легко понять, что такая интенсивность притока вещества в аккреционный диск квазара, которая может обеспечивать этот отток, долго длиться не может - материала в окружающей среде на подобное не хватит.
Так что подобные уровни активности ядер в общей истории самой галактики можно считать кратковременными вспышками, присущими временам молодой Вселенной с характерным большим количеством новых и сладких калош еще не переработанного доступного свободного относительно холодного газа, аккрецирующего на галактики, поддерживающего их активное звездообразование (а мы же помним: в те времена интенсивность звездообразования во Вселенной была в десятки раз больше нынешней), добиравшегося до центров галактик и поддерживающего высочайшую активность их ядер.