Мини-джет обнаружен у сверхмассивной черной дыры Млечного Пути

Центральная черная дыра нашего Млечного Пути имеет утечку. Эта сверхмассивная черная дыра похоже все еще имеет следы струи, словно от паяльной лампы, возникшей несколько тысяч лет назад. Космический телескоп "Хаббл" не сфотографировал фантомную струю, но помог найти косвенные доказательства того, что она все еще слабо проталкивается в огромное водородное облако, а затем разбрызгивается, как узкий поток из шланга, направленный в кучу песка.

Об этом рассказывается на сайте НАСА космического телескопа "Хаббл".

Это еще одно доказательство того, что черная дыра с массой 4,1 миллиона Солнц не спящий монстр, а периодически икает, когда в нее падают звезды и газовые облака. Черные дыры втягивают материал в закрученно вращающийся вокруг них аккреционный диск. Часть падающего материала на этот диск смещается в струи, которые вытекают и коллимируются мощными магнитными полями черной дыры. Узкие "прожекторные лучи" сопровождаются потоком смертоносного ионизирующего излучения.

«Центральная черная дыра динамично меняется и сейчас отключена», - сказал Джеральд Сесил из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл. Сесил собрал, как головоломку, многоволновые наблюдения с помощью разнообразных телескопов, позволяющих предположить, что черная дыра отрыгивает мини-струи каждый раз, когда глотает что-то большое, например газовое облако. Исследование его многонациональной команды только что было опубликовано в "Astrophysical Journal".

В 2013 году доказательства наличия южной струи вблизи черной дыры были получены от рентгеновских лучей, обнаруженных рентгеновской обсерваторией НАСА "Чандра", и от радиоволн, обнаруженных телескопом Очень большой массив Янского в Сокорро, штат Нью-Мексико. Похоже, что эта струя также бороздит газ вблизи черной дыры.

Сесилу было интересно, существует ли также северная контр-струя. Он сначала посмотрел на архивные спектры таких молекул, как метиловый спирт и моносульфид углерода, полученные обсерваторией ALMA в Чили (Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив), использующей миллиметровые длины волн для того, чтобы заглянуть через занавес пыли между нами и ядром. ALMA обнаружил расширяющуюся, узкую линейную особенность в молекулярном газе, которую можно проследить на 15 световых лет назад по направлению к черной дыре.

Соединив точки, Сесил нашел на инфракрасных изображениях Хаббла светящийся и раздувающийся пузырь из горячего газа, который прилегает к струе на расстоянии не менее 35 световых лет от черной дыры. Команда Сесила предполагает, что струя черной дыры врезалась в газ, раздувая пузырь. Эти два остаточных эффекта угасающей струи являются единственным визуальным свидетельством его воздействия на молекулярный газ.

По мере прохождения сквозь газ струя ударяется о материал и изгибается в виде многочисленных потоков. «Потоки просачиваются с плотного газового диска Млечного Пути», – говорит соавтор Алекс Вагнер из Университета Цукуба в Японии. Он добавил, что от узконаправленного пучка лучей струя потом расходится на численные лучи, словно осьминог. Этот отток создает серию расширяющихся пузырей, которые распространяются по меньшей мере на 500 световых лет. Эта большая структура "мыльного пузыря" была отражена на разных длинах волн другими телескопами.

Диаграмма мини-джета в центре галактики Млечный Путь. Credit: NASA

Далее Вагнер и Сесил запустили суперкомпьютерные модели струйных оттоков на симулированном диске Млечного Пути, воссоздавших результаты наблюдений. «Как и в археологии, вы копаете и копаете, чтобы найти все более старые и старые артефакты, пока не встретите остатки великой цивилизации», — говорит Сесил. Вывод Вагнера: «Наша центральная черная дыра явно увеличила свою светимость, по крайней мере, в 1 миллион раз за последний миллион лет. Этого достаточно, чтобы джет пробился в галактическое гало».

Предыдущие наблюдения Хаббла и других телескопов показали, что черная дыра Млечного Пути взорвалась примерно 2-4 миллиона лет назад. При этом было достаточно энергии, чтобы создать огромную пару пузырей, возвышающихся над нашей галактикой, светящихся в гамма-лучах. Впервые они были обнаружены космическим гамма-телескопом NASA Ферми в 2010 году, а вокруг них находятся рентгеновские пузыри, обнаруженные в 2003 году спутником ROSAT и полностью картографированы спутником eROSITA в 2020 году.

Направление джета Млечного Пути. Credit: NASA

Спектры ультрафиолетового света Хаббла были использованы для измерения скорости расширения и состава шаровидных долей. Позже спектры Хаббла показали, что всплеск был настолько мощным, что воспламенил газообразную структуру, которая называется Магеллановым потоком, на расстоянии примерно 200 000 световых лет от центра галактики. Газ светится от этого события даже сегодня.

Чтобы лучше понять, что происходит, Сесил посмотрел на снимки от "Хаббла" и радиоснимки другой галактики с оттоком от черной дыры. Расположенная на расстоянии 47 миллионов световых лет от нас, активная спиральная галактика NGC 1068 имеет ряд пузырей, выровненных вдоль оттока от очень активной черной дыры в ее центре. Сесил обнаружил, что масштабы радио- и рентгеновских структур, возникающие как из NGC 1068, так и в нашем Млечном Пути, очень схожи. «Ударный пузырь в верхней части оттока NGC 1068 совпадает с масштабом начала пузыря Ферми в Млечном Пути. Возможно, NGC 1068 показывает нам, что делал Млечный Путь во время мощного всплеска энергии несколько миллионов лет назад».

Отток управляемый черной дырой из активной галактики NGC 1068. Credit: NASA

Особенность остаточной струи достаточно близка к черной дыре Млечного Пути, чтобы стать гораздо заметнее лишь через несколько десятилетий после того, как черная дыра снова заработает. Сесил отмечает, что «черной дыре нужно лишь увеличить свою светимость в сто раз за это время, чтобы заполнить джет-канал излучающими частицами. Было бы круто увидеть, как далеко пойдет струя в этой вспышке. Чтобы достичь гамма-пузырей Ферми, понадобится, чтобы струя поддерживалась сотни тысяч лет, потому что эти пузыри имеют диаметр 50 000 световых лет».

Ожидаемые изображения тени черной дыры, сделанные с помощью телескопа горизонта событий от Национального научного фонда, могут показать, где и как запускается струя.

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