Что порождает движение приливов

Что порождает движение приливов
Все есть добро и зло – в движении приливов.
Как в человеке, так и в дальнем космосе.
Даже на умопомрачительном расстоянии от нас в 146 миллионах световых лет.
Прилив в организм конкретного человека большего, чем необходимо, количества металлов, их высокая концентрация вызывают болезни Альцгеймера и Паркинсона, БАС (боковой амиотрофический склероз). Сверхнормативные селен, марганец и медь инициируют «окислительные реакции», приводящие к интоксикации, отравлению организма, из-за них гибнут нервные клетки, нарушается нормальное функционирование нервной системы. Из-за такой чрезмерности происходит такая вот эволюция разрушения.
Все дело в пропорциях, в соблюдении так называемой нормы. Поступление в организм того же селена не должно превышать «80 микрограмм в сутки», и в нормальных пропорциях те же медь и марганец способны замедлять те самые «окислительные реакции» - они входят в состав специальных ферментов, кои и замедляют те самые «окислительные реакции». Это следует из пересказа «науки и жизни» исследований специалистов Санкт-Петербургского государственного университета.

Но они - вместе с итальянскими коллегами – разработали, собственно, не панацею, способную защитить от избыточного прилива в организм этих самых «нейродегенеративных» металлов в виде избыточной концентрации селена, марганца и меди, вызывающих болезни Альцгеймера и Паркинсона, БАС (боковой амиотрофический склероз), а только методы анализа, выявляющего избыточность «нейродегенеративных» металлов. Он заключается в масс-спектрометрии и хроматографии, позволяющей определять «концентрацию химических форм металлов в спинномозговой жидкости».
Однако универсального средства от губительного прилива в человеческий организм «нейродегенеративных» металлов ученые пока не придумали. Пока такая задача остается выше человеческих сил.
Но приливы играют разрушительную роль даже на умопомрачительном расстоянии от нас в 146 миллионах световых лет, причем – в таких масштабах, которые вряд ли кому даже и снились.
Международная группа астрофизиков в ходе двенадцатилетнего наблюдения за расположенной от нас на расстоянии 146 млн световых лет (45 мегапарсек) парой так называемых неправильных галактик (объект в научной классификации именуется Arp 299), которые на протяжении уже 750 млн лет находятся в стадии слияния-столкновения, детально изучила «процесс разрушения обычной звезды приливными силами сверхмассивной черной дыры». Об этом повествуют в своем пересказе опубликованных в Science результатов исследований ученых «Элементы».
Ядра неправильных галактик, видимо, «содержат сверхмассивные черные дыры (СМЧД)». Астрофизики убеждены, что в области «B1 такая черная дыра» «точно есть, так как там уже давно было обнаружено наличие так называемого активного галактического ядра (АЯГ или AGN — Active Galactic Nucleus) — компактной области, в которой межзвездное вещество, образуя плотный аккреционный диск, обильно падает на сверхмассивную черную дыру, вызывая вспышки излучения, выбросы, образование джетов и другие яркие события». При этом «активное ядро в области B1 скрыто» «за довольно толстым слоем пыли, которая прозрачна только в жестком рентгеновском диапазоне, поглощая все остальное излучение».
«Именно в этой области 30 января 2005 года в наблюдениях на 4-метровом телескопе имени В. Гершеля (William Herschel Telescope), расположенном на Канарских островах, был обнаружен транзиентный (то есть быстро вспыхнувший) источник инфракрасного излучения. Впоследствии, в течение более 5 лет, его яркость постепенно нарастала, а затем начала спадать. Через 10 лет после события источник был еще виден. За столь долгое время наблюдатели смогли его внимательно изучить в разных диапазонах — от радио- до рентгеновского, используя десяток телескопов, включая данные космических обсерваторий «Хаббл» и «Спитцер»,- отмечается в пересказе.
Подчеркивается, что сама возможность наблюдения за транзиентом «в таком широком диапазоне длин волн уже говорит о том, что его источник находится не в самом центре активного галактического ядра (скрытого от нас толстым пылевым диском), а несколько отдален от него».
«Но какова природа этого источника? В чем физическая причина вспышки? Версии могут быть такие: либо сверхмассивная черная дыра в Arp 299-B1 тут ни при чем и тогда вспышка, скорее всего, является взрывом сверхновой, либо это событие связано с СМЧД и тогда опять возникают две возможности: вспышка — это проявление активности галактического ядра (например, поток частиц, выброшенный черной дырой в виде джета, подсветил материю над плоскостью пылевого диска), либо это результат приливного разрушения обычной звезды, пролетевшей слишком близко от СМЧД. Для последнего сценария неважно, активно ли ядро или нет — достаточно просто сверхмассивной черной дыры. Интересен этот вариант не только тем, что позволяет «прощупать» сильное гравитационное поле черной дыры, но и тем, что появляется возможность изучить процесс аккреции вещества на релятивистский объект «с самого начала», поскольку существенная часть вещества звезды благополучно падает в СМЧД. Такие события довольно редки (их зарегистрировано не более сотни), а указание на образование джета удавалось обнаружить лишь в единичных случаях.
Наблюдая за Arp 200-B AT1 (такое обозначение получил обсуждаемый транзиент) в радиодиапазоне, исследователи со временем исключили гипотезы о том, что это вспышка сверхновой или проявление АЯГ: наблюдаемый источник показывал расширение со слишком большой скоростью, излучил слишком много энергии (примерно 1052 эрг, для чего Солнцу потребовалось бы 80 миллиардов лет) и с ним оказалась связана структура, очень похожая на джет и наблюдаемая в радиодиапазоне.
Джеты — узкие, релятивистские выбросы вещества, взаимодействующего с черной дырой и окружающим ее магнитным полем, — образуются в ходе аккреции вещества на этот компактный объект. Активные галактические ядра образуют джеты, которые направлены перпендикулярно плоскости аккреционного диска. В случае активного ядра в Arp 299-B1 мы видим этот диск (точнее — окружающий его пылевой тор) почти с ребра. Значит, джет, связанный с АЯГ, должен быть направлен перпендикулярно этому тору.
Но в реальных наблюдениях оказалось, что выброс от Arp 299-B AT1 отклонен от этой прямой на угол 25–35 градусов и, значит, вызван другим механизмом. И наши теоретические знания не оставляют других вариантов кроме как сказать, что это было приливное разрушение звезды. Хотя здесь стоит отметить, что направление джета при аккреции на СМЧД определяется в основном самой черной дырой, а именно — «осью ее вращения». Кавычки из-за того, что корректнее говорить о направлении углового момента черной дыры — величины, которую необходимо привлекать для полного и корректного описания орбит пробных тел вблизи ее горизонта событий. Так вот, такое направление в рассматриваемой системе единственное. А отклонение джета, связанного с приливным разрушением, вероятно, было вызвано его взаимодействием с окружающей межзвездной средой и/или большим удельным угловым моментом разрушенной звезды.
Из-за большой плотности звезд в Arp 299 B1 вероятность близкого пролета обычной звезды около горизонта событий СМЧД с последующим разрушением довольно велика. Вообще, разрушение меньшего (менее массивного) тела приливным взаимодействием большего — типичная для космоса ситуация. Кольца Сатурна, например, возникли как раз таким образом. (Хотя, если говорить более строго, рядом с Сатурном, скорее всего, ничего не разрушалось — там просто ничего крупного не смогло образоваться.) Самый простой способ понять приливное взаимодействие — вспомнить, что сила тяготения (классическая) убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от гравитирующего тела. Поэтому сила, действующая на ближайшую к массивному телу сторону его спутника, будет больше, чем сила, действующая на его дальнюю часть. Эта разница в силах, будучи достаточно большой, способна разорвать спутник.
Для каждой пары массивного тела и «падающего» на него спутника есть минимальное расстояние, на котором самогравитации на поверхности спутника (удерживающая его вещество как единое целое) все еще больше силы тяготения со стороны массивного тела. Это расстояние называется пределом Роша. Если спутник не просто падает на тело, а движется вокруг него по криволинейной траектории (а то и вращается сам), то суммарная сила тяготения для спутника может еще дополнительно компенсироваться центробежной силой.
В Arp 299 B1 звезда с массой от 2 до 6 масс Солнца вполне могла оказаться слишком близко к СМЧД и вызвать цепочку событий, которая и наблюдалась как Arp 299-B AT1. Часть материи звезды при этом поглотилось черной дырой, часть была выброшена в космос из-за эффекта пращи, а часть была выброшена в виде пары сравнительно узких, разреженных но очень быстрых (десятки процентов от скорости света) струй — джетов. Кстати, для наблюдений нам доступен только один из них, так как второй скрыт за плотным пылевым диском.
Авторы обсуждаемой статьи проделали довольно большую работу по моделированию транзиента в рамках теории о приливном разрушении с учетом всей известной информации о той области, в которой это событие произошло. И им удалось воспроизвести это событие в рамках довольно сложной модели. Это, пожалуй, главное достижение всей многолетней работы, ибо таких подробных и долгих наблюдений столь яркого во всех смыслах приливного взаимодействия раньше не было и проверять весь корпус моделей (от звездообразования в сливающихся галактиках до поглощения пылью рядом с СМЧД) в единой связке было не на чем. Во всяком случае, эта проверка стала одной из лучших,- разъясняют увиденную астрофизиками эволюцию разрушения звезды.
Если перевести описанную картину на элементарный язык, астрофизики увидели, как происходит звездная катастрофа, там, по идее, случился неподвластный никакой фантазии катаклизм.
Но при желании даже и в нем можно найти позитивные моменты. «Слияние двух галактик не только приносит в каждую из них дополнительные объемы свободного межзвездного газа, но и приводит к возникновению ударных волн в этом газе. А они, в свою очередь, стимулируют образование новых звезд. Таким образом, суммарный темп звездообразования в сливающихся галактиках существенно возрастает и для системы Arp 299 он оценивается в 100–150 новых звезд в год (в 100 раз больше, чем в Млечном Пути). При этом чаще всего звезды в таких системах образуются в их центральных (а значит — более плотных) областях,- отмечают «Элементы».
То есть там, за 146 млн световых лет от нас, звезды не только гибнут, но и рождаются, причем – в сто раз большими темпами, чем в нашей галактике – Млечном Пути.
Такие приливы случаются в мироздании.