Астрономы нашли черную дыру, выдувающую вещество из галактики на сотни тысяч световых лет в космос
Ученые обнаружили ветер от сверхмассивной черной дыры, распространенный на куда большие расстояния, чем когда-либо.
Астроном Марк Лейси и его коллеги наблюдали раннюю Вселенную в обсерватории ALMA в Чили и обнаружили признаки порывов ветра, исходящего от квазара. Ветер растянулся примерно на 228 тысяч световых лет от галактики, окружающей квазар. Ранее ученые наблюдали признаки ветра на расстояниях около трех тысяч лет от их галактик. Результаты исследования, опубликованные в базе препринтов arXiv.org, могут ответить вопросы о том, как черные дыры способны расти вместе со своими галактиками или же, наоборот, почему они полностью останавливают их развитие.
Черные дыры больше всего известны по тому, как они поглощают все в непосредственной близости от себя. Однако, когда материала накапливается слишком много, он начинает вращаться вокруг черной дыры, разогреваясь до сотен миллионов градусов Цельсия. Черная дыра с таким ярким диском называется квазаром. Это тепло и магнитные поля образуют мощные порывы, уносящие газ и плазму в космос.
«Черная дыра не может проглотить все это, — говорит Лейси. — Ей необходимо избавиться от некоторой части».
Измерение распространения и энергий таких ветров поможет ученым выяснить, как материал, выброшенный от черной дыры, влияет на рост и развитие галактик. Если ветер «дует» недостаточно далеко от галактики, материя может упасть обратно в нее и использоваться для формирования новых звезд или же снова быть выброшенной из нее.
Однако, если ветер мощный, он может унести с собой весь звездообразующий газ и буквально «выключить» галактику. Тем самым можно объяснить, почему у галактик может быть предел массы: звездные массы большинства галактик не превышают 10 триллионов масс Солнца. Теоретические расчеты предполагают, что если черная дыра может выдуть один или два процента общей энергии квазара, этого хватит, чтобы остановить развитие галактики. И ею вполне может оказаться галактика с массой в 10 триллионов Солнц.
Изображение квазара HE 0515-4414, составленное из снимков телескопа Spitzer и обсерватории ALMA / © M. Lacey et al./Spitzer/ALMA
Чтобы выяснить, происходит ли это на самом деле, астрономы должны знать, насколько далеко может дуть ветер от черных дыр и сколько энергии он в себе несет.
Лейси с коллегами наблюдали квазар HE 0515-4414, расположенный примерно в 268 миллионах световых лет от Земли, и изучили, как газ в его ветре рассеивает фотоны реликтового излучения — самого старого света во Вселенной.
«Складывается такое ощущение, будто ветер отбрасывает тень, — говорит Лейси. — Эту дыру видно в реликтовом излучении».
Этот феномен называется эффектом Сюняева — Зельдовича. В 1999 году другие астрономы предсказали, что его можно использовать для вычисления энергий и распространения этих ветров. Обсерватория ALMA — первое достаточно чувствительное оборудование, способное зарегистрировать этот эффект.
Помимо расстояния, на которое «дует» ветер HE 0515-4414, команда также смогла измерить его энергию. Она оказалась намного ниже, чем ожидалось: примерно 0,01% от общей энергии квазара. И этого явно недостаточно, чтобы объяснить предел масс для галактик.
Лейси и его коллеги намерены продолжать исследования, чтобы уточнить теорию и узнать больше о самом феномене и его влиянии на эволюцию галактик.
