Гігантський струмінь з чорної діри простягається далі довжини Чумацького Шляху

Астрономи, використовуючи рентгенівську обсерваторію Чандра, виявили свідчення існування надзвичайно довгого струменя (джета) частинок, що йде з надмасивної чорної діри в ранньому Всесвіті.

Про це розповідають в НАСА.

У разі підтвердження, це буде найвіддаленіша надмасивна чорна діра із струменем, що виявлена у рентгенівських променях. Виходячи з галактики, розташованої на відстані 12,7 мільярдів світлових років від Землі, струмінь може допомогти пояснити, як найбільші чорні діри сформувалися у дуже ранній історії Всесвіту.

Джерелом струменя є квазар — надмасивна чорна діра, що стрімко зростає, — під назвою PSO J352.4034-15.3373 (коротше PJ352-15), який знаходиться в центрі молодої галактики. Це один з двох найпотужніших квазарів, виявлених в радіохвилях у перший мільярд років після Великого вибуху, і приблизно в мільярд разів масивніший за Сонце.

Як надмасивні чорні діри могли так швидко зрости, щоб досягти такої величезної маси в цю ранню епоху Всесвіту? Сьогодні це одне з ключових питань астрономії.

Незважаючи на свою потужну гравітацію і страшну репутацію, чорні діри не обов’язково втягують в себе все, що наближається до них. Матеріалу, який обертається навколо чорної діри в диску, потрібно втратити швидкість та енергію, перш ніж він зможе впасти далі всередину, щоб перетнути так званий горизонт подій, точку неповернення. Магнітні поля можуть спричиняти гальмівний ефект на диску у міру того, як вони живлять струмінь, що є одним із ключових способів втрати енергії матеріалом на диску і, отже, посилює швидкість зростання чорних дір.

“Якщо карусель на дитячому майданчику рухається занадто швидко, дитині важко рухатися у напрямку до центру, тому комусь чи чомусь потрібно уповільнити рух”, - каже Томас Коннор з Лабораторії реактивного руху (JPL) НАСА у Пасадені, штат Каліфорнія, який керував дослідженням. “Навколо надмасивних чорних дір, ми думаємо, що струмені можуть забирати достатньо енергії, щоб матеріал міг потрапляти всередину і чорна діра могла зростати”.

Астрономам потрібно було спостерігати PJ352-15 протягом трьох днів, використовуючи гострий зір Чандри, щоб виявити докази наявності рентгенівського струменя. Рентгенівське випромінювання було виявлено приблизно за 160 000 світлових років від квазара в тому ж напрямку, що і значно коротші струмені, які раніше були виявлені у радіохвилях Антенного масиву дуже великої бази. Для порівняння, весь Чумацький Шлях простягається на приблизно 100 000 світлових років.

PJ352-15 б’є пару астрономічних рекордів. По-перше, найдовший струмінь, який раніше спостерігався з першого мільярда років після Великого вибуху, був довжиною лише приблизно 5000 світлових років, що відповідає радіоспостереженням за PJ352-15. По-друге, PJ352-15 знаходиться приблизно на 300 мільйонів світлових років далі від найвіддаленішого рентгенівського струменя, зареєстрованого до нього.

“Довжина цього струменя значна, оскільки це означає, що надмасивна чорна діра, що живить її, зростала протягом значного періоду часу”, - каже співавтор Едуардо Баньядос з Інституту астрономії імені Макса Планка (MPIA) в Гейдельберзі, Німеччина. “Цей результат підкреслює, як рентгенівські дослідження далеких квазарів забезпечують критичний спосіб вивчення зростання найвіддаленіших надмасивних чорних дір”.

Світло, виявлене від цього струменя, випромінювалось, коли Всесвіту було лише 0,98 мільярда років, що складає менше десятої частини його теперішнього віку. У цей момент інтенсивність космічного мікрохвильового випромінювання, що залишилося від Великого вибуху, була набагато більшою, ніж сьогодні.

У міру того, як електрони в струмені відлітають від чорної діри зі швидкістю, близькою до швидкості світла, вони рухаються і стикаються з фотонами, з яких складається космічне мікрохвильове фонове випромінювання, посилюючи енергію фотонів до діапазону рентгенівських променів, щоб бути виявленими Чандрою. У цьому сценарії яскравість рентгенівських променів значно підвищується в порівнянні з радіохвилями. Це узгоджується із спостереженнями того, що характеристика великого рентгенівського струменя не пов'язана з радіовипромінюванням.

“Наш результат показує, що рентгенівські спостереження можуть бути одним з найкращих способів вивчення квазарів із струменями в ранньому Всесвіті”, - сказав співавтор Даніель Стерн, також з JPL. “Або по-іншому, рентгенівські спостереження в майбутньому можуть стати ключем до розкриття секретів нашого космічного минулого”.

Стаття, що описує ці результати, прийнята до публікації в The Astrophysical Journal.

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