Вітри, які породжує надмасивна чорна діра в центрі галактики, виявилися набагато впливовішими, ніж вважали раніше. Нове дослідження показало, що їхня енергія може поширюватися на відстань близько 300 тисяч світлових років і бути приблизно у 100 разів більшою за попередні оцінки. Це кидає виклик уявленню, що такі вітри впливають лише на власну галактику. Про результати розповідає матеріал SciTechDaily.
Астрономи давно знають, що чорні діри не тільки поглинають речовину, а й викидають газ у вигляді потужних потоків. Асистент-професор Сатоші Ямада (Satoshi Yamada) з Університету Тохоку пояснює, що ці вітри раніше вважалися здебільшого обмеженими межами галактики. Нові дані свідчать, що їхній вплив значно ширший і охоплює простір далеко за межами галактичного диска.
Квазар H1821+643 під прицілом XRISM
Команда Ямади з Університету Тохоку, Канадзавського університету, Токійського столичного університету та інших установ досліджувала квазар H1821+643 за допомогою рентгенівського астрономічного супутника XRISM. Цей квазар розташований у сузір’ї Дракона на відстані близько 3,4 мільярда світлових років від Землі й є надзвичайно яскравим об’єктом, живленим надмасивною чорною дірою, що активно поглинає газ.
Чорна діра, яка швидко зростає, лежить у центрі групи галактик і збурює навколишній гарячий газ, що випромінює в рентгенівському діапазоні. Щоб з’ясувати, як рухається цей газ, дослідники проаналізували спектральні лінії випромінювання, які створюють іони заліза.
Рентгенівські зображення показали, що гарячий газ у цій галактичній групі сильно відрізняється від типових скупчень, таких як скупчення Персея. Лінії випромінювання там значно ширші, що вказує на високу турбулентність і динамічну активність гарячого газу на великих просторових масштабах.
Турбулентність переносить колосальну енергію
Високоточні вимірювання XRISM продемонстрували, що газ поблизу чорної діри зовсім не спокійний. Турбулентні рухи розносять його з великою швидкістю на величезні відстані, і потоки простягаються далеко за межі галактики-господаря — приблизно до 300 тисяч світлових років.
Розрахунки показали, що енергія, яку переносить ця турбулентність, приблизно у 100 разів перевищує попередні оцінки. Вона еквівалентна енергії кількох мільярдів вибухів наднових — катастрофічних подій, що завершують життя масивних зір.
За словами Ямади, це перший раз, коли вдалося показати, що чорні діри впливають на ширше космічне оточення через ударну хвилю надзвичайної потужності. Надмасивні чорні діри виявляються ключовими «двигунами» руху газу в космосі, які переносять гігантські обсяги енергії між різними регіонами Всесвіту.
Малий розмір, великий вплив
Схематичні моделі, які використовують дослідники, показують ієрархічну структуру Всесвіту: від групи галактик до окремої галактики й надмасивної чорної діри в її центрі. Хоча радіус чорної діри більш ніж у 100 мільйонів разів менший за радіус галактики, вона відіграє вирішальну роль у центральних областях і, як тепер з’ясувалося, впливає навіть на міжгалактичне середовище.
Майбутні спостереження мають допомогти детальніше зрозуміти, як саме чорні діри змінюють свої ширші околиці та як речовина й хімічні елементи циркулюють у космосі. Це важливий крок до повнішої картини еволюції галактик і великих структур Всесвіту.