Виявлено найраніший гігантський шторм у чорних дір

За допомогою Атакамського великого міліметрового/субміліметрового масиву (ALMA) дослідники виявили титанічний галактичний вітер, керований надмасивною чорною дірою 13,1 мільярда років тому.

Це найраніший приклад такого вітру з тих, ще спостерігалися досі, та є свідченням того, що величезні чорні діри чинять суттєвий вплив на зростання галактик із самого початку історії Всесвіту, розповідається на сайті ALMA.

У центрі багатьох великих галактик ховається надмасивна чорна діра, яка в мільйони-мільярди разів масивніша за Сонце. Цікаво, що маса чорної діри приблизно пропорційна масі центральної області (опуклості) галактики у найближчій частині Всесвіту. На перший погляд, це може здатися очевидним, але насправді дуже дивно. Причина в тому, що розміри галактик і чорних дір відрізняються приблизно на 10 порядків. Виходячи з цього пропорційного співвідношення між масами двох об’єктів, які настільки різні за розмірами, астрономи вважають, що галактики та чорні діри зростали та еволюціонували разом (коеволюція) за допомогою якоїсь фізичної взаємодії.

Галактичний вітер може забезпечити такий вид фізичної взаємодії між чорними дірами та галактиками. Надмасивна чорна діра проковтує велику кількість речовини. Коли ця речовина починає рухатися з великою швидкістю під дією гравітації чорної діри, вона випромінює інтенсивну енергію, яка може виштовхувати навколишню речовину назовні. Так виникає галактичний вітер.

"Питання в тому, коли галактичні вітри виникли у Всесвіті?", - говорить Такума Ідзумі, провідний автор дослідницької роботи та науковий співробітник Національної астрономічної обсерваторії Японії (NAOJ). "Це важливе питання, оскільки воно пов′язане з важливою проблемою в астрономії: як галактики та надмасивні чорні діри коеволюціонували?"

Спочатку дослідницька група використовувала телескоп Субару для пошуку надмасивних чорних дір. Завдяки можливості ширококутного спостереження вони виявили у Всесвіті понад 13 галактик із надмасивними чорними дірами понад 13 мільярдів років тому.

Новини за подібною темою:

		Астрофізики виявили свідчення ієрархічності злиттів чорних дір
		Астрономи виявили чорну діру, що розриває зорю, знаходячись поза галактичним центром
		Вперше отримано зображення з двома чорними дірами, що обертаються одна навколо одної

Потім дослідницька група використала високу чутливість ALMA для дослідження руху газу в галактиках-господарях чорних дір. ALMA спостерігав галактику HSC J124353.93+010038.5 (надалі J1243+0100), виявлену телескопом Субару, і зафіксовував радіохвилі, випромінювані пилом та іонами вуглецю в галактиці.

Детальний аналіз даних ALMA показав, що в J1243+0100 існує швидкісний потік газу, що рухається зі швидкістю 500 км на секунду. Цей газовий потік має достатньо енергії, щоб виштовхати зоряний матеріал в галактиці й зупинити активність зореутворення. Газовий потік, виявлений у цьому дослідженні, дійсно є галактичним вітром, і це найстаріший спостережний приклад галактики з величезним вітром галактичних розмірів. Попереднім рекордсменом була галактика близько 13 мільярдів років тому; тож це спостереження відсуває початок ще на 100 мільйонів років.

Команда також виміряла рух спокійного газу в J1243+0100 і оцінила масу опуклості галактики, виходячи з її гравітаційного балансу, приблизно у 30 мільярдів разів більшу за масу Сонця. Оцінена іншим методом маса надмасивної чорної діри галактики становила приблизно 1% від цієї маси. Співвідношення маси опуклості до надмасивної чорної діри в цій галактиці майже ідентичне відношенню маси чорних дір до галактик у сучасному Всесвіті. Це означає, що коеволюція надмасивних чорних дір і галактик мала місце менше, ніж через мільярд років після народження Всесвіту.

"Наші спостереження підтверджують останні високоточні комп′ютерні моделювання, які передбачали, що коеволюційні зв′язки існували навіть приблизно 13 мільярдів років тому", - коментує Ізумі. "У майбутньому ми плануємо спостерігати за більшою кількістю таких об′єктів і сподіваємося з′ясувати, чи є первісна коеволюція, яка спостерігається в цьому об′єкті, точною картиною загального Всесвіту того часу".

Ці результати спостережень будуть представлені в "Astrophysical Journal" від 14 червня 2021 року, і зараз доступні на сервері препринтів.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• Чорні діри
• Галактики