Гигантская струя из черной дыры простирается дальше длины Млечного Пути

Астрономы, используя рентгеновскую обсерваторию Чандра, обнаружили свидетельства существования чрезвычайно длинной струи (джета) частиц, которая идет из сверхмассивной черной дыры в ранней Вселенной.

Об этом рассказывают в НАСА.

В случае подтверждения, это будет самая отдаленная сверхмассивная черная дыра со струей, обнаруженная в рентгеновских лучах. Исходя из галактики, расположенной на расстоянии 12,7 миллиардов световых лет от Земли, струя может помочь объяснить, как самые большие черные дыры сформировались в очень ранней истории Вселенной.

Источником струи является квазар — стремительно растущая сверхмассивная черная дыра — под названием PSO J352.4034-15.3373 (короче PJ352-15), который находится в центре молодой галактики. Это один из двух самых мощных квазаров, обнаруженных в радиоволнах в первый миллиард лет после Большого взрыва, и примерно в миллиард раз массивнее Солнца.

Как сверхмассивные черные дыры могли так быстро вырасти, чтобы достичь такой огромной массы в эту раннюю эпоху Вселенной? Сегодня это один из ключевых вопросов астрономии.

Несмотря на свою мощную гравитацию и страшную репутацию, черные дыры не обязательно вовлекают в себя все, что приближается к ним. Материалу, который вращается вокруг черной дыры в диске, нужно потерять скорость и энергию, прежде чем он сможет упасть дальше внутрь, чтобы пересечь так называемый горизонт событий, точку невозврата. Магнитные поля могут вызвать тормозной эффект на диске по мере того, как они питают струю, что является одним из ключевых способов потери энергии материалом на диске и, следовательно, усиливает скорость роста черных дыр.

"Если карусель на детской площадке движется слишком быстро, ребенку трудно двигаться по направлению к центру, поэтому кому-то или чему-то нужно замедлить движение", - говорит Томас Коннор из Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА в Пасадене, штат Калифорния, который руководил исследованием. "Вокруг сверхмассивных черных дыр, мы думаем, что струи могут забирать достаточно энергии, чтобы материал мог попадать внутрь и черная дыра могла расти".

Астрономам нужно было наблюдать PJ352-15 в течение трех дней, используя острое зрение Чандры, чтобы выявить доказательства наличия рентгеновской струи. Рентгеновское излучение было обнаружено примерно в 160 000 световых годах от квазара в том же направлении, что и значительно меньшие струи, которые ранее были обнаружены в радиоволнах Антенного массива очень большой базы. Для сравнения, весь Млечный Путь простирается примерно на 100 000 световых лет.

PJ352-15 бьет пару астрономических рекордов. Во-первых, самый длинный поток, который ранее наблюдался из первого миллиарда лет после Большого взрыва, был длиной всего примерно 5000 световых лет, что соответствует радионаблюдениям за PJ352-15. Во-вторых, PJ352-15 находится примерно на 300 миллионов световых лет дальше от самой отдаленной рентгеновской струи, зарегистрированной до него.

"Длина этой струи значительна, поскольку это означает, что питающая ее сверхмассивная черная дыра росла в течение значительного периода времени", - говорит соавтор Эдуардо Баньядос из Института астрономии имени Макса Планка (MPIA) в Гейдельберге, Германия. "Этот результат подчеркивает, как рентгеновские исследования дальних квазаров обеспечивают критический метод исследования роста самых отдаленных сверхмассивных черных дыр".

Свет, обнаруженное от этой струи, излучался, когда Вселенной было всего 0,98 миллиарда лет, что составляет менее десятой части ее нынешнего возраста. В этот момент интенсивность космического микроволнового излучения, оставшегося от Большого взрыва, была намного больше, чем сегодня.

По мере того, как электроны в струе улетают от черной дыры со скоростью, близкой к скорости света, они движутся и сталкиваются с фотонами, из которых состоит космическое микроволновое фоновое излучение, усиливая энергию фотонов к диапазону рентгеновских лучей, чтобы быть обнаруженными Чандрой. В этом сценарии яркость рентгеновских лучей значительно повышается по сравнению с радиоволнами. Это согласуется с наблюдениями того, что характеристика большой рентгеновской струи не связана с радиоизлучением.

"Наш результат показывает, что рентгеновские наблюдения могут быть одним из лучших способов изучения квазаров со струями в ранней Вселенной", - сказал соавтор Даниэль Стерн, также из JPL. "Или по-другому, рентгеновские наблюдения в будущем могут стать ключом к раскрытию секретов нашего космического прошлого".

Статья, описывающая эти результаты, принята к публикации в The Astrophysical Journal.

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