Виявлено надмасивну чорну діру з незвичним другим акреційним диском

Астрономи відкрили чорну діру в центрі далекої галактики з протиобертальними газовими потоками навколо неї.

В центрі галактики під назвою NGC 1068 надмасивна чорна діра ховається в товстій хмарі з пилу та газу у формі пончика, розповідають в Національній радіо-астрономічній обсерваторії США (NRAO).

Астрономи, використовуючи Атакамський великий міліметровий/ субміліметровий масив (ALMA) для вивчення цієї хмари більш детально, зробили несподіване відкриття, яке могло б пояснити, чому надмасивні чорні діри настільки швидко зростали в ранньому Всесвіті.

"Дякуючи вражаючій роздільній здатності ALMA ми виміряли рух газу по внутрішніх орбітах навколо чорної діри, - пояснює Віолетта Імпелліззері з NRAO, яка працює з ALMA в Чилі та є головним автором статті, опублікованій у Astrophysical Journal. - Дивно, але ми знайшли два диски газу, що обертаються в протилежних напрямках."

Надмасивні чорні діри вже існували, коли Всесвіт був молодий - лише через мільярд років після Великого вибуху. Але як ці екстремальні об’єкти, маса яких у мільярди разів перевищує масу Сонця, встигли вирости за такий порівняно короткий проміжок часу, залишається невирішеним питанням серед астрономів. Це нове відкриття ALMA могло б дати підказку. "Протиобертальні газові потоки є нестабільними, а це означає, що хмари потрапляють у чорну діру швидше, ніж у диску з одним напрямком обертання, - каже Імпелліззері. - Це може бути спосіб, котрим чорна діра може швидко рости."

NGC 1068 (також відома як Мессьє 77) - спіральна галактика, що знаходиться приблизно за 47 мільйонів світлових років від Землі в напрямку сузір'я Кита. В її центрі - активне галактичне ядро, надмасивна чорна діра, яка активно живиться від тонкого обертового диска газу і пилу, також відомого як акреційний диск.

Попередні спостереження ALMA показали, що чорна діра не лише накопичує матеріал, але й викидає газ з неймовірно високою швидкістю - до 500 кілометрів на секунду. Цей газ, який виганяється з акреційного диска, ймовірно, сприяє приховуванню області навколо чорної діри від оптичних телескопів.

Імпелліззері та її команда використовували чудову збільшувальну здатність ALMA для спостереження за молекулярним газом навколо чорної діри. Несподівано вони виявили два диски газу, що обертаються у зворотніх напрямках. Внутрішній диск охоплює 2-4 світлових років і обертається в напрямку обертання галактики, тоді як зовнішній диск (також відомий як тор - геометричне тіло, формою як бублик, або ж пончик) охоплює 4-22 світлових років і обертається протилежно.

"Ми не очікували побачити цього, тому що газ, що падає в чорну діру, обертається навколо неї зазвичай лише в одному напрямку, - говорить Імпелліззері. - Щось повинно було порушити потік, тому що частина диска не може почати обертатись назад самостійно."

Протиобертання - незвичне явище у космосі. "Ми бачимо це в галактиках, як правило, за тисячі світлових років від їхніх галактичних центрів, - пояснює співавтор дослідження Джек Галлімор з університету Бакнелла в Льюїсбургу, штат Пенсильванія. - Протиобертання завжди є результатом зіткнення або взаємодії двох галактик. Що робить цей результат видатним, це те, що ми бачимо його в набагато меншому масштабі - десятки світлових років, а не тисячі від центральної чорної діри."

Астрономи вважають, що зворотний потік у NGC 1068 може бути спричинений газовими хмарами, які випали з рідної галактики, або газові хмари були захоплені в диск з невеликої галактики, яка проходить повз і обертається у зворотньому напрямку.

На даний момент зовнішній диск знаходиться на стабільній орбіті навколо внутрішнього диска. "Це зміниться, коли зовнішній диск почне падати на внутрішній диск, що може відбутися через кілька орбіт або через кілька сотень тисяч років. Потоки газу, що обертаються, зіткнуться і стануть нестабільними, і диски, швидше за все, колапсують в яскравій події, коли молекулярний газ потрапить у чорну діру. На жаль, нас там не буде, аби засвідчити феєрверкі", - сказав Галлімор.

Фото: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Читайте ще цікаві новини про космос.

• Чорні діри