Выявлен самый ранний гигантский шторм у черных дыр

С помощью Атакамского большого миллиметрового/субмиллиметрового массива (ALMA) исследователи обнаружили титанический галактический ветер, управляемый сверхмассивной черной дырой 13,1 миллиарда лет назад.

Это самый ранний пример такого ветра из наблюдавшихся до сих пор, и является свидетельством того, что огромные черные дыры оказывают существенное влияние на рост галактик с самого начала истории Вселенной, рассказывается на сайте ALMA.

В центре многих крупных галактик скрывается сверхмассивная черная дыра, которая в миллионы-миллиарды раз массивнее Солнца. Интересно, что масса черной дыры примерно пропорциональна массе центральной области (выпуклости) галактики в ближайшей части Вселенной. На первый взгляд, это может показаться очевидным, но на самом деле очень странно. Причина в том, что размеры галактик и черных дыр отличаются примерно на 10 порядков. Исходя из этого пропорционального соотношения между массами двух объектов, которые настолько разнятся по размерам, астрономы считают, что галактики и черные дыры росли и эволюционировали вместе (коэволюция) с помощью какого-то физического взаимодействия.

Галактический ветер может обеспечить такой вид физического взаимодействия между черными дырами и галактиками. Сверхмассивная черная дыра проглатывает большое количество вещества. Когда это вещество начинает двигаться с большой скоростью под действием гравитации черной дыры, оно излучает интенсивную энергию, которая может выталкивать окружающее вещество наружу. Так возникает галактический ветер.

"Вопрос в том, когда галактические ветра возникли во Вселенной?", - говорит Такума Идзуми, ведущий автор исследовательской работы и научный сотрудник Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ). "Это важный вопрос, поскольку он связан с важной проблемой в астрономии: как галактики и сверхмассивные черные дыры коэволюционировали?"

Сначала исследовательская группа использовала телескоп Субару для поиска сверхмассивных черных дыр. Благодаря возможности широкоугольного наблюдения они обнаружили во Вселенной более 13 галактик с сверхмассивными черными дырами более 13 миллиардов лет назад.

Затем исследовательская группа использовала высокую чувствительность ALMA для исследования движения газа в галактиках-хозяевах черных дыр. ALMA наблюдал галактику HSC J124353.93+010038.5 (далее J1243+0100), обнаруженную телескопом Субару, и зафикировал радиоволны, излучаемые пылью и ионами углерода в галактике.

Детальный анализ данных ALMA показал, что в J1243+0100 существует скоростной поток газа, который движется со скоростью 500 км в секунду. Этот газовый поток имеет достаточно энергии, чтобы вытолкнуть звездный материал в галактике и остановить активность звездообразования. Газовый поток, обнаруженный в этом исследовании, действительно является галактическим ветром, и это самый старый наблюдательный пример галактики с огромным втором галактических размеров. Предыдущим рекордсменом была галактика около 13 миллиардов лет назад; поэтому это наблюдение отодвигает начало еще на 100 миллионов лет.

Команда также измерила движение спокойного газа в J1243+0100 и оценила массу выпуклости галактики, исходя из его гравитационного баланса, примерно в 30 миллиардов раз больше массы Солнца. Оцененная другим методом масса сверхмассивной черной дыры галактики составила примерно 1% от этой массы. Соотношение массы выпуклости к сверхмассивной черной дыре в этой галактике почти идентично отношению массы черных дыр к галактикам в современной Вселенной. Это означает, что коэволюция сверхмассивных черных дыр и галактик имела место менее чем через миллиард лет после рождения Вселенной.

"Наши наблюдения подтверждают последние высокоточные компьютерные моделирования, которые предполагали, что коэволюционные связи существовали даже примерно 13 миллиардов лет назад", - комментирует Изуми. "В будущем мы планируем наблюдать за большим количеством таких объектов и надеемся выяснить, есть ли первоначальная коэволюция, которая наблюдается в этом объекте, точной картиной общей Вселенной того времени".

Эти результаты наблюдений будут представлены в "Astrophysical Journal" от 14 июня 2021, и сейчас доступны на сервере препринтов.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.