[Перевод] Спросите Итана: почему из чёрных дыр получаются такие яркие квазары?

Чёрные дыры – загадка Вселенной: регионы пространства, в которых очень большая масса концентрируется в таких небольших объёмах, что ничто не может убежать из её гравитационного притяжения, даже свет. Неважно, какую энергию или скорость наберёт объект внутри горизонта событий ЧД, он никогда не сможет вырваться и повлиять на Вселенную снаружи.

Именно это и делает вопрос нашего читателя интересным:

Как это возможно, что сверхмассивные чёрные дыры становятся квазарами, когда «пожирают» слишком много и слишком быстро? Можно было бы ожидать, что всю материю просто засосёт внутрь.

Это одно из самых странных явлений, которые можно представить: ЧД, объект, притяжения которого ничто не может избежать, порождает класс ярчайших из всех наблюдаемых объектов.

Квазары – очень интересные объекты, настолько интересные, что когда мы впервые увидели их, мы понятия не имели, что они из себя представляют. С развитием радиоастрономии мы начали открывать эти невероятно яркие источники радиоизлучения. Но посмотрев на них в других диапазонах – видимом, рентгеновском, ультрафиолетовом, инфракрасном, микроволновом – мы ничего не увидели. Почему-то это были источники именно радиоволн, точечные, концентрированные источники, не испускавшие никаких других сигналов. И мы назвали их квазизвёздными радиоисточниками (Quasi-Stellar Radio Sources, QSRS), или квазарами.

Со временем мы начали находить разные интересные свойства этих объектов:
• Почти все они расположены очень далеко, на огромных красных смещениях, превосходящих другие ограничения нашего поля зрения.
• Яркость в радиодиапазоне показывала, что там происходит что-то энергетически более мощное, чем всё ранее виденное нами.
• Объекты выглядели для нас по-разному в зависимости от того, как они были ориентированы по отношению к нам.

В результате наши инструменты наблюдений улучшились настолько, что мы начали открывать схожие черты у квазаров и других классов объектов: активных ядер галактик, блазаров и магнетаров.

Мы начали понимать, что в основе этих объектов лежит нечто общее: сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики каким-то образом питается материей и испускает огромное количество материала и радиоизлучения в космос. В итоге наши наблюдения продвинулись настолько, что мы смогли определить домашние галактики этих квазаров, даже расположенные в миллиардах световых лет от нас.

Но как это происходит? Как эти сверхмассивные чёрные дыры испускают такое количество энергии? Разве не должны они поглощать, засасывать всю материю и энергию? Ведь это та черта ЧД, которую мы все знаем: они всё засасывают, и спасения от них нет.

Хотя убежать из них действительно нельзя, насколько на самом деле правда то, что они «засасывают всё»? Это неправда. Иллюстрации и визуализации, включая видео от НАСА выше – все некорректные. На самом деле, находиться вблизи горизонта событий рядом ЧД, это то же самое, что находиться вблизи любого другого источника гравитации. Если бы Солнце внезапно заменили на ЧД той же массы, 1,99 * 10³⁰, Земля и все остальные планеты продолжали бы передвигаться по своим орбитам точно так же, как и сейчас.

Причина, по которой квазары так себя ведут, состоит в возможности очень больших масс разгонять материю, находящуюся неподалёку, до огромных скоростей.

Материя формирует вокруг ЧД аккреционный диск, и разгоняется там до таких скоростей, что в результате излучает энергию на многих частотах, включая и радио. Можно видеть перпендикулярные аккреционному диску релятивистские струи, или джеты, ускоренно летящей материи, исторгаемой с релятивистскими скоростями. Источники излучения, называемые нами блазарами, ориентированы так, что один из джетов направлен на нас, а другие активные галактики ориентированы иначе.

Квазары обладают такой яркостью, поскольку перевариваемая им материя разрывается на части, а затем ускоряется под воздействием непреодолимой силы гравитации. Он выделают так много энергии, поскольку частицы материи реагируют друг с другом, разогреваются, и испускают излучение. Они видимы с таких огромных расстояний, поскольку в их сердце расположены ЧД массой в сотни миллионов или даже в миллиарды солнечной, и поглощают они материю массой в миллионы солнечных.

ЧД – это не пылесосы космоса. Они «бисквитные монстры» космоса, поскольку у них мимо рта пролетает полно потенциальной пищи.