Астрофизика – и ее понятия. Космический адронный коллайдер и пузыри Ферми


Карта сайта

            
Астрономия
древнейшая из наук
 Античная астрономия
 Хронология астрономии
 Современная астрономия
Основы астрономии
 Начала астрономии
 Время и небесная сфера
 Созвездия
 Движение небесных тел
 Астроприборы
 Астрофизика
 Обзоры астрооборудования
 Астрономические наблюдения

Общая астрономия
 Солнечная система
 Звезды
 Наша Галактика
 Внегалактическая астрономия
 Внеземные цивилизации
 Астрономы мира и знаменательные даты

Дополнительно
 Форумы Astrogalaxy.ru
 Астрономия для детей
 Планетарии России
 Это интересно
 Новости астрономии
 О проекте






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. 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". 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); работает в диапазоне гамма-излучения. Предназначен 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", 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 биконическую форму (рис.2с), а расчётная мощность оттока энергии, образующейся за счёт аннигиляции аккрецирующего газа равна 0,35·1040эрг/с, что близко к оценке 1040эрг/с. Оценка 0,35·1040эрг/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.


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 микроволновое излучение (рис.3).


Рис. 3









О механизме возникновения гамма- и рентгеновского излучения можно посмотреть здесь, а о механизме микроволнового излучения здесь.


Таким образом, выяснилось, что пузыри Ферми порождаются джетом галактики. Но при этом возникает вопрос, почему не всякий джет порождает пузыри Ферми. Например, джет гигантской эллиптической галактики М87 отчётливо виден, но пузыри Ферми не обнаружены. По-видимому, дело в плотности газа гало галактики. Гало галактики Млечный Путь охватывает всю Местную группу галактик (более 50 галактик) и имеет плотность 0,1 см-3. По поводу плотности гало эллиптических галактик прямых указаний не имеется. Можно привести лишь высказывание по этому поводу из работы "Скрытая масса. Что это такое": "согласно последним данным, наблюдения кривых вращения не самых массивных эллиптических галактик не дают убедительных свидетельств существования в них тёмных гало". На основании этого высказывания можно полагать, что отсутствие пузырей Ферми объясняется недостаточной плотностью гало галактики.





1. Подготовлено проектом 'Астрогалактика'
2. Публикация проекта, 13 марта 2013 года
3. Автор статьи Л.М. Топтунова
для проекта 'Астрогалактика'



Главная страница раздела

Copyright © 2004 - 2016, Проект 'Астрогалактика' • выпущен 12.07.2004

Hide|Show