Рентгеновское излучение черной дыры описал английский физик теоретик Стивен Уильям Хокинг (1942-2018). Он описал, что излучаются элементарные частицы, а явление так и назвали «Излучение Хоккинга». Известно, что черная дыра (на то она и черная) не излучает в оптическом диапазоне. Там вещество разгоняется до релятивистских скоростей, нагревается и в результате сильно излучает в рентгеновском диапазоне.
Природа яркого рентгеновского источника
Астрономы уточнили природу про рентгеновское излучение черной дыры, которая находится астрономически недалеко от центра галактики Андромеды (М31).
По их мнению, это черная дыра звездной массы, которая поглощает материю с бешеной скоростью.
Галактика Андромеды в видимом диапазоне, со вставкой рентгеновского изображения ее центральной части. Стрелкой на вставке отмечен ультраяркий источник рентгеновского излучения
Ультраяркий рентгеновский источник (ultra-luminose X-ray sources — ULX) в галактике Андромеда впервые был обнаружен космической рентгеновской обсерваторией «Чандра».
Ранее некоторые ученые предсказывали, что подобные источники указывают на относительно небольшие по астрономическим меркам объекты, которые лишь в несколько раз массивнее Солнца. Другие астрономы считали, что эти объекты в тысячу раз тяжелее Солнца, возникшие в результате слияния нескольких звездных масс. Однако многие из подобных объектов находятся слишком далеко, относительная же близость Андромеды дало ученым возможность проанализировать излучение черных дыр в деталях.
Новое исследования ULX в Андромеде было проведено с использованием обсерватории «Чандра», космического рентгеновского телескопа XMM-Newton, гамма-обсерватории Swift и космического телескопа «Хаббл». Собрав воедино все полученные данные, международная группа ученых пришла к мнению, что ярко светящийся в рентгене объект представляет собой черную дыру с массой примерно 13 масс Солнца, которая активно поглощает окружающий ее газ и пыль. Подобные черные дыры образуются при коллапсе массивных звезд, масса которых, как правило, превышает массу Солнца в 10–20 раз.
Окружающая черную дыру материя образуют аккреционный диск, который нагревается до весьма больших температур и начинает испускать рентгеновское излучение. При этом излучаются далеко не все основные элементарные частицы.
«Ультраяркие рентгеновские источники пока являются для нас еще довольно экзотическим явлением, — пишут авторы исследования — Наша работа показывает, что по крайней мере некоторые из них связаны с нормальными черными дырами, которые образовались после смерти массивных звезд».
Как обнаружить рентгеновское излучение черной дыры
Чтобы обнаружить рентгеновское излучение черной дыры необходимы телескопы расположенные над атмосферой Земли, так как большая часть рентгеновских волн поглощается ею. Поскольку рентгеновские лучи являются волнами очень высокой энергии, они могут проходить через зеркала, которые используются в оптических телескопах, поэтому в рентгеновских телескопах зеркала расположены так, что несущие лучи имеют очень малые углы. Для достижения четкого изображения с такими мелкими углами зеркала располагаются почти симметрично и часто. Существует несколько наборов цилиндрических зеркал, которые нацелены на одну единственную точку фокусировки.
Рентгеновские телескопы направлены на обнаружение рентгеновского излучения, которое испускается астрономическими объектами, которые являются очень горячими газами (обычно от 1 000 000 до 100 000 000 кельвинов).
Наиболее распространенными объектами с излучением рентгеновскими лучами являются пульсары, черные дыры, туманности и созвездия. Эти телескопы также полезны для понимания внутренней структуры Солнца. Они также помогают астрономии понять темную материю, газы между галактиками и взрывы сверхновых.
Наиболее известным примером рентгеновского телескопа является Чандра, который является проектом НАСА и действует с 1991 года. Он изучает темную материю и рентгеновское излучение черной дыры.
Существуют перспективные проекты. Их основной целью является картографирование структур горячего газа и определение их физических свойств, а также поиск сверхмассивных черных дыр.
Рентгеновское излучение черной дыры должно ответить на фундаментальные вопросы: каково положение черных дыр в формировании текущей формы галактики? Как обычная материя собирается в большие структуры?
Новая технологии должна обеспечить сочетание большой площади сбора и хорошего углового разрешения, обеспечивая площадную плотность примерно в 6 раз лучше, чем электроформованная никелевая оптика, используемая для XMM-Newton (предыдущая рентгеновская обсерватория Европейского космического агентства).
Анализ рентгеновского излучения черной дыры значительно улучшит наши знания об этих объектах и даже поможет нам понять формирование нашей собственной планеты.
