Черная дыра в центре Млечного Пути

    Наша Галактика, подобно многим другим, эволюционирует  совместно со своей центральной  сверхмассивной черной дырой. Более  того, мы можем изучать, как именно  черная дыра влияет на жизнь  в Солнечной системе, а также  какова роль этого объекта  как индикатора текущего эволюционного  состояния нашей Галактики. Наблюдаемая  астрономами связь между сверхмассивными  черными дырами и их галактиками, находящимися на различных этапах  своего развития, дает нам хороший  статистический материал для  представления об эволюции единичной  галактики.

    Активные квазары  ранней Вселенной, расположенные  в центрах огромных эллиптических  галактик, часто располагаются в  системе галактических кластеров. Сейчас звезды в таких галактиках  стары и в них мало межзвездного  газа для запуска механизмов  звездообразования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Эффекты черной  дыры дальнего радиуса действия

Рис. 1

Сверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики Млечный Путь существует, но представляет собой пылинку (хотя и довольно увесистую — в 4 млн солнечных масс) относительно размеров всей Галактики. В 2010 г. исследователи обнаружили пару «пузырей», испускающих гамма-излучение, каждый на расстоянии около 25 млн световых лет от галактического центра, где находится черная дыра. Эти «пузыри» могут быть следами активных процессов вблизи черной дыры в относительно недалеком прошлом — в процессе поглощения черной дырой вещества часть последнего не попала в нее, но была отброшена в виде потоков заряженных частиц и излучения, обладающего высокой энергией. К счастью, по всей видимости, этот страшный катаклизм не был направлен непосредственно в сторону Солнечной системы.

 

    Другие эллиптические  галактики сформировались позднее, при процессах объединения галактик. Звездообразование в них постепенно  угасло, и сверхмассивные черные  дыры могли служить регуляторами  этого процесса. В эволюции спиральных  галактик тоже прослеживается  связь с центральным массивным  телом. В обоих случаях масса  центральной черной дыры составляет  примерно 0,0001 от массы окружающих  ее звезд. Наш спутник галактика  Андромеда - одна из таких систем, и ее балдж скрывает в своем  центре черную дыру в 20 раз  большую, чем наша.

    Центральные черные  дыры в галактиках, не обладающих  балджем, как многие спиральные, еще меньше. Так, хотя наша Галактика  и очень велика, одна из самых  больших в наблюдаемой Вселенной, ее центральная черная дыра  совсем небольшая. Отсутствие во  многих галактиках объемлющего  звездного балджа — загадка  для астрономов. Либо галактика  каким-то образом потеряла свое  вещество, либо черная дыра никогда  не была активна по-настоящему, либо небольшие галактики и  облака вещества падали в данную  систему. Невероятно большое количество  карликовых галактик, можно сказать, попадают в «отдел черных дыр». Дело в том, что настоящие карликовые галактики во всем многообразии галактик представляют собой довольно жалкое зрелище. Они часто состоят всего из нескольких десятков миллионов звезд или выказывают присутствие газа или пыли, из которых позже образуются звезды. Таким образом, они очень тусклы, как будто кто-то забыл включить свет в месте их расположения.

    Наша Галактика  все еще производит звезды  со скоростью примерно три  солнечные массы в год. По шкале  продолжительности одной человеческой  жизни это совсем не много, но если рассуждать обо всем  периоде эволюции человека, то  за это время родилось по  крайней мере 10 млн новых звезд. Это весьма немало для Вселенной, возраст которой порядка 14 млрд  лет. Гигантские галактики в молодой  Вселенной с пылающими ядрами-квазарами  в их центрах в каком-то смысле  давно сгорели. Выбросы энергии  из их центральных областей  препятствуют возникновению новых  звезд, так же как и охлаждению  вещества для образования звездных  систем. Но наша Галактика все  еще движется по своему эволюционному  пути.

 

7. Условия зарождения  жизни

 

    Мы живем в  большой спиральной галактике  с небольшим балджем и небольшой  черной дырой в центре.

    Быть может, это  и есть условия, наиболее благоприятствующие  жизни, поскольку не расходовалась  энергия на «строительство» огромной  черной дыры и на борьбу  с последствиями ее жизнедеятельности. В галактиках, подобных нашей, продолжают  формироваться новые звезды, но  с различными энергетическими  характеристиками. Большинство новых  звезд возникают в ветвях спиральных  рукавов, в ударных волнах газа  и пыли. Звезды также формируются  и вдали от галактического  центра. По мнению астрономов, мы  живем в области слабого звездообразования. Образование очень активных звезд  сильно «загрязняет» окружающее  пространство. Массивные звезды  быстро сгорают за счет своего  ядерного топлива, порождая гигантские  вспышки сверхновых. Планетарные  атмосферы могут оказаться просто  оторванными или насыщенными  радиацией. Быстро движущиеся частицы  высоких энергий и гамма-лучи  могут основательно испортить  атмосферу планеты. Даже излучение  незримых нейтрино, образующихся  в результате коллапсов звезд, достаточно интенсивно для того, чтобы нарушить биологический  баланс на планете. Немного ближе  к сверхновой — и планетная  система просто перестанет существовать.

    В недрах звезд  рождаются тяжелые элементы, которые  распространяются повсюду и служат  рождению других звезд и планетных  систем. Это планеты, состоящие из  сложной химической смеси углеводородов  и воды, многослойных и динамически  развивающихся за счет содержащихся  в них радиоактивных изотопов, обладающих предысторией в миллиарды  лет. Таким образом, в благоприятной  среде, где-то между областями  формирования и взрыва новых  звезд и местами затухания  и гибели старых звезд и  находятся звезды, подобные нашему  Солнцу и обладающие планетными  системами. Это достаточно далеко  от галактического центра, но  и не близко к областям активного  звездообразования.

Рис. 2 «Идеальные условия»

Большая часть выброшенной энергии, образовавшейся в результате аккреции вещества на черную дыру, будет подавлять процессы звездообразования в Галактике. Без такого регулирующего оттока энергии Галактика оказалась бы переполненной молодыми и взрывающимися звездами (рис. слева). Гиперактивная черная дыра (рис. справа), в противоположность предыдущей ситуации, может сильно затормозить процесс звездообразования, лишив межзвездное окружение тяжелых элементов (железа, кремния, кислорода), необходимых для дальнейшей эволюции звезд и образования планет. Существующая в центре нашей Галактики черная дыра не слишком больших размеров позволяет поддерживать баланс между указанными двумя крайностями (рис. в центре).

 

    Связь феномена  жизни с параметрами сверхмассивной  черной дыры оказывается довольно  простой. В галактиках, содержащих  сверхмассивные черные дыры средних  размеров и регулярной динамики, с большей вероятностью образуются  умеренные и спокойные области, чем в галактиках, содержащих  гигантские сверхмассивные черные  дыры. Тот факт, что на космологических  интервалах времени во Вселенной  существуют какие-либо галактики, подобные нашему Млечному Пути, сильно связан с двумя противоположными  процессами: гравитационной агломерацией  вещества и выделением разрушительной  энергии в процессе аккреции  вещества на центральную сверхмассивную  черную дыру.

    Если активность  черной дыры будет слишком  большой, то замедлится процесс  звездообразования, следовательно, процесс  образования тяжелых элементов  постигнет такая же участь. Если, напротив, активность черной дыры  будет слишком малой, то все  окружение будет переполнено  молодыми и взрывающимися звездами, тоже малопригодными для формирования  долгоживущих тяжелых элементов. Таким образом, изменение описанного  баланса сильно влияет на дальнейшую  эволюцию звезд в галактике.

    Вся цепь событий, ведущая в конечном итоге к  зарождению жизни и человечества, была бы иной или ее даже  и вовсе бы могло не быть  без совместной эволюции галактик  со сверхмассивными черными дырами  и их точнейшим регулированием. Общее количество звезд во  Вселенной может быть разным. Количество маломассивных и сверхмассивных  звезд тоже может быть различным, как и формы галактик. Кроме того, могут различаться расположение газа, пыли, химические элементы. Там будут места, никогда не опаляемые интенсивным синхротронным излучением сверхмассивной черной дыры. Там будут другие области, в которых никогда не зародились бы ни звезды, ни планеты. Наш плодородный уголок космоса регулируется всеми процессами, что когда-либо происходили в его окрестностях, а также поведением центральной сверхмассивной черной дыры. Мы очень многим им обязаны»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Литература

 

 

1. Астрономия: век XXI/ Ред.-сост. В.Г. Сурдин. – Фрязино: «Век 2», 2007. – 608с.

2. Бондарев, В.П. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студентов вузов. – М.: Альфа-М, 2003. – 464с.

3. Горелов, А.А. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. – М.: Высшее образование, 2007. – 335с. – (Основы наук)

4. Игнатова, В.А. Естествознание: Учебное пособие. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. – 254с.

5. Калеб Шарф, «В мире науки»