Новоселов Ю.И.
В 2010 году в мире астрофизики состоялось большое событие, в нашей галактике были открыты так называемые «пузыри Ферми». Они представляют собой два образования из низкоплотной плазмы, расположенных на галактической оси, образуя форму, напоминающую песочные часы, и имеющие общую высоту около 50 000 световых лет. Их особенностью является излучение в гамма- и рентгеновском диапазоне и отсутствие (или незначительное) излучения в видимом оптическом диапазоне. Вид пузырей представлен на рисунке 1.
Рис. 1. Изображение галактической карты в гамма-диапазоне и реконструкция пузырей Ферми. (Изображение заимствовано в открытом источнике Яндекс-картинки.)
На данный момент специалисты не пришли к единому мнению относительно времени, причин и физическом механизме образования пузырей. Есть гипотезы, что пузыри являются результатом произошедшего грандиозного взрыва в центре нашей галактики, есть предположение, что они сформированы в процессе активного звездообразования в центральной части галактики, а также формирование пузырей связывают с активностью сверхмассивной черной дыры, находящейся в центре нашей галактики. Ни одна из гипотез на данный момент не является общепринятой, поскольку не объясняет всех обнаруженных свойств этих образований. И данное обстоятельство побуждает всех, интересующихся астрономией, построить свои гипотезы, объясняющие данное явление.
Цель данной статьи – предложить модель образования пузырей Ферми в нашей галактике.
Форма и симметричное расположение пузырей относительно плоскости галактики наводят на мысль о том, что они были сформированы в магнитном поле, связанном с центром галактики, а точнее – с объектом, находящимся в центре нашей галактики – сверхмассивной черной дырой, обозначаемой астрономами, как Стрелец А.
Закономерно возникает вопрос о том, каким должен быть объект, порождающий магнитное поле такой конфигурации, чтобы сформировать такие образования?
Представляется наиболее походящей конфигурация из двух соосных торов, вращающихся в противоположных направлениях, представленная на рисунке 2.
Рис. 2. Изображение модели сингулярности в виде двух соосных торов, вращающихся в противоположных направлениях.
Конфигурация в виде тора (кольцевой сингулярности Керра) вполне возможна, поскольку при коллапсе звезды и падении материи из аккреционного диска должен выполняться закон сохранения импульса вращательного движения. Форма тора (кольца) для этого является наиболее подходящей.
Конструкция из двух торов является устойчивой при условии баланса сил гравитации, притягивающей торы друг к другу по оси, и силы электромагнитного взаимодействия, расталкивающей торы, поскольку токи в них текут в противоположных направлениях.
Схематический вид магнитного поля, порождаемого такой конструкцией, приведен на рисунке. 3. Картинка заимствована из статьи [1]. Поскольку в указанном источнике речь идет о модели, используемой и в настоящей статье, есть смысл использовать часть уже опубликованного в нем материала.
Рис. 3. Схематический вид сечения объекта из двух соосных торов, вращающихся в противоположные стороны, и конфигурации порождаемого ими магнитного поля.
В основе предлагаемой модели находится предположение о том, что свойство невидимости черных дыр может быть объяснено не гравитацией, а взаимодействием излучаемых фотонов с их магнитным полем. Аргументы против «гравитационной модели» черной дыры приведены также в статьях [2] и [3]. Предполагается, что черные дыры обладают настолько сильным магнитным полем, что во всей, окружающей их, окрестности происходит непрерывное рождение пар «частица-античастица». На некотором расстоянии от сингулярности, где собственной энергии магнитного поля уже не достаточно для образования пар, указанный процесс происходит с участием фотонного излучения, в котором фотоны отдают свою энергию и исчезают в процессе образования пар «частица-античастица». В работе [4] приведен расчет величины магнитной индукции, достаточной для рождения пары «электрон-позитрон».
При такой модели фотонное излучение не может покинуть пределы черной дыры, поскольку исчезает во взаимодействиях с магнитным полем, а заряженные частицы захватываются магнитным полем и, двигаясь по эквипотенциальным поверхностям магнитного поля, возвращаются в торы.
Таким образом, и фотонное излучение и частицы материи оказываются запертыми внутри замкнутых эквипотенциальных поверхностей, окружающих торы. Однако, при поглощении материи из аккреционного диска или с течением времени при ослаблении магнитного поля торов, когда силы электромагнитного расталкивания уже не могут компенсировать силы гравитационного притяжения, торы могут сблизиться и соприкоснуться, как показано на рисунке 4. При этом магнитное поле несколько меняет конфигурацию и его силовые линии (поверхности) уже не окружают торы, а исходят из плоскости их соприкосновения, тем самым предоставляя каналы выхода для фотонного излучения и потоков частиц. Выход частиц становится возможным при величине светимости торов, превышающей предел Эддингтона.
Рис. 4. Схематический вид соприкасающихся торов и их магнитного поля. Стрелками красного цвета обозначены направления возможного выхода потоков частиц.
Описанный процесс может быть проиллюстрирован фотографией активной галактики М106, приведенной на рисунке 5.
Рис. 5. Фото активной галактики М106.
На фото четко видны плазменные образования, исходящие из центра и образующих форму чаши. Данные образования весьма похожи на пузыри Ферми, но их формирование еще не закончено.
Таким образом, исходя из предлагаемой модели, образование пузырей можно объяснить поглощением материи из аккреционного диска или ослаблением магнитного поля торов и их соприкосновением, при котором фотонное излучение и потоки частиц выходят по эквипотенциальным поверхностям магнитного поля.
Среди фотографий космических объектов, имеющихся в открытом доступе в интернете, привлекают внимание некоторые снимки планетарных туманностей, имеющих конфигурацию, близкую к описанным выше и также напоминающую пузыри Ферми. Примером таких туманностей являются остатки сверхновой SN 1987A и туманность Гомункул, приведенные на рисунках 6 и 7, соответственно (имеются и другие примеры).
Рис. 6. Фото остатка сверхновой SN 1987А. Фото заимствовано из открытого источника Яндекс-картинки.
Рис. 7. Изображение туманности Гомункул. Изображение заимствовано из открытого источника Яндекс-картинки.
Схожесть внешнего вида указанных туманностей и пузырей Ферми может свидетельствовать о схожести физических процессов, приводящих к их образованию.
На изображениях, приведенных на рисунках 6 и 7, обращают на себя внимание экваториальные выбросы, имеющие форму «испанского воротника». Если верно предположение о единстве механизма образования пузырей Ферми и подобных туманностей, то следует поискать подобные выбросы из центров активных галактик. Актуальность такого исследования весьма значительна, поскольку, если сверхмассивная черная дыра в нашей галактике Млечный Путь сотворит такой выброс, то он окажется в плоскости галактики и приведет к катастрофам в звездных системах, находящихся близко к центру галактики.
А, может быть, он уже состоялся и потоки гама-излучения и заряженных частиц уже на пути к нам? Высота пузырей Ферми в нашей галактике 25 000 световых лет, и они уже сформировались, т.е. прошло уже много времени с начала выброса.
Расстояние от Солнца до центра галактики 27 000 световых лет…. Ждем-с?
Использованные источники:
1. «О фотонных взаимодействиях в магнитном поле черной дыры или почему черные дыры – черные». https://vk.com/doc12532809_506311225?hash=1e97edbe4baf2e0b52&dl=30c584777ff6463b69
2. «Радиус Шварцшильда-досадная ошибка и популярное заблуждение». https://vk.com/doc12532809_508182371?hash=a9d0580f31f03479d0&dl=5cddf4af371a94fa16
3. О физике возникновения джетов или Эддингтон против Шварцшильда https://vk.com/doc12532809_588578108?hash=99790cc9aec19bf184&dl=7d8febff1522164187
4. "О возможном механизме образования черных дыр из звездных объектов с сильным магнитным полем". https://vk.com/doc12532809_559821687?hash=3fce7c2cdb273abf42&dl=1613aef3d0f46229bf