Мініджет виявлено біля надмасивної чорної діри Чумацького Шляху

Центральна чорна діра нашого Чумацького Шляху має витік. Ця надмасивна чорна діра схоже все ще має сліди струменя, наче від паяльної лампи, який виник кілька тисяч років тому. Космічний телескоп “Хаббл” не сфотографував фантомний струмінь, але допоміг знайти непрямі докази того, що вона все ще слабко проштовхується у величезну водневу хмару, а потім розбризкується, як вузький потік зі шланга, спрямований у купу піску.

Про це розповідається на сайті НАСА космічного телескопа “Хаббл”.

Це ще один доказ того, що чорна діра з масою 4,1 мільйона Сонць не монстр, що спить, а періодично гикає, коли в неї падають зорі та газові хмари. Чорні діри втягують матеріал в акреційний диск, що закручено обертається навколо них. Частина матеріалу, що падає на цей диск, зміщується в струмені, які витікають і колімуються потужними магнітними полями чорної діри. Вузькі "прожекторні промені" супроводжуються потоком смертоносного іонізуовального випромінювання.

«Центральна чорна діра динамічно змінюється й наразі вимкнена», - сказав Джеральд Сесіл з Університету Північної Кароліни в Чапел-Хілл. Сесіл зібрав, як головоломку, багатохвильові спостереження за допомогою різноманітних телескопів, які дають змогу припустити, що чорна діра відригує мініструмені щоразу, коли ковтає щось велике, наприклад газову хмару. Дослідження його багатонаціональної команди щойно було опубліковано в "Astrophysical Journal".

У 2013 році докази наявності південного струменя поблизу чорної діри були отримані від рентгенівських променів, виявлених рентгенівською обсерваторією НАСА "Чандра", і від радіохвиль, виявлених телескопом Дуже великий масив Янського в Сокорро, штат Нью-Мексико. Схоже, що цей струмінь також борознить газ поблизу чорної діри.

Сесілу було цікаво, чи існує також північний контрструмінь. Він спочатку подивився на архівні спектри таких молекул, як метиловий спирт і моносульфід вуглецю, отримані обсерваторією ALMA в Чилі (Атакамський великий міліметровий/субміліметровий масив), яка використовує міліметрові довжини хвиль для того, щоб зазирнути крізь завісу пилу між нами та ядром галактики. ALMA виявив розширювану, вузьку лінійну особливість в молекулярному газі, яку можна простежити на 15 світлових років назад у напрямку до чорної діри.

З’єднавши точки, Сесіл знайшов на інфрачервоних зображеннях Хаббла бульбашку, що світиться та роздувається, з гарячого газу, яка прилягає до струменя на відстані щонайменше 35 світлових років від чорної діри. Команда Сесіла припускає, що струмінь чорної діри врізався в газ, роздуваючи бульбашку. Ці два залишкові ефекти струменя, що згасає, є єдиним візуальним свідченням його впливу на молекулярний газ.

У міру проходження крізь газ, струмінь вдаряється об матеріал і згинається у вигляді чисельних потоків. «Потоки просочуються зі щільного газового диска Чумацького Шляху», - каже співавтор Алекс Вагнер з Університету Цукуба в Японії. Він додав, що від вузькоспрямованого пучка променів струмінь потім розходиться на чисельні промені, ніби восьминіг. Цей відтік створює серію бульбашок, що розширюються, і поширюються щонайменше на 500 світлових років. Ця більша структура "мильної бульбашки" була відображена на різних довжинах хвиль іншими телескопами.

Діаграма мініджета в центрі галактики Чумацький Шлях. Credit: NASA

Далі Вагнер і Сесіл запустили суперкомп'ютерні моделі струменевих відтоків на симульованому диску Чумацького Шляху, які відтворили результати спостережень. «Як і в археології, ви копаєте й копаєте, щоб знайти все старіші й старіші артефакти, поки не натрапите на залишки великої цивілізації», — каже Сесіл. Висновок Вагнера: «Наша центральна чорна діра явно збільшила свою світність, принаймні, в 1 мільйон разів за останній мільйон років. Цього достатньо для того, щоб джет пробився у галактичне гало».

Попередні спостереження Хаббла та інших телескопів виявили свідчення того, що чорна діра Чумацького Шляху вибухнула приблизно 2-4 мільйони років тому. При цьому було достатньо енергії, щоб створити величезну пару бульбашок, що височіють над нашою галактикою, які світяться в гамма-променях. Вперше вони були виявлені космічним гамма-телескопом NASA Фермі у 2010 році, а навколо них знаходяться рентгенівські бульбашки, які були виявлені у 2003 році супутником ROSAT і повністю картографовані супутником eROSITA у 2020 році.

Направлення джету Чумацького Шляху. Credit: NASA

Спектри ультрафіолетового світла Хаббла були використані для вимірювання швидкості розширення та складу кулястих часток. Пізніше спектри Хаббла показали, що сплеск був настільки потужним, що запалив газоподібну структуру, яка називається Магеллановим потоком, на відстані приблизно 200 000 світлових років від центру галактики. Газ світиться від цієї події навіть сьогодні.

Щоб краще зрозуміти що відбувається, Сесіл подивився на знімки від "Хаббла" та радіознімки іншої галактики з відтоком від чорної діри. Розташована на відстані 47 мільйонів світлових років від нас, активна спіральна галактика NGC 1068 має ряд бульбашок, вирівняних уздовж відтоку від дуже активної чорної діри в її центрі. Сесіл виявив, що масштаби радіо- та рентгенівських структур, що виникають як з NGC 1068, так у в нашому Чумацькому Шляху, дуже схожі. «Ударна бульбашка у верхній частині відтоку NGC 1068 збігається з масштабом початку бульбашки Фермі у Чумацького Шляху. Можливо, NGC 1068 показує нам, що робив Чумацький Шлях під час свого потужного сплеску енергії кілька мільйонів років тому».

Відтік керований чорною дірою з активної галактики NGC 1068. Credit: NASA

Особливість залишкового струменя досить близька до чорної діри Чумацького Шляху, щоб стати набагато помітнішою лише через кілька десятиліть після того, як чорна діра знову запрацює. Сесіл зазначає, що «чорній дірі потрібно лише збільшити свою світність у сто разів за цей час, щоб заповнити джет-канал випромінювальними частинками. Було б круто побачити, як далеко піде струмінь у цьому спалаху. Щоб досягти гамма-бульбашок Фермі, знадобиться, щоб струмінь підтримувався сотні тисяч років, тому що ці бульбашки мають діаметр 50 000 світлових років».

Очікувані зображення тіні чорної діри, зроблені за допомогою Телескопа горизонту подій від Національного наукового фонду, можуть показати, де та як запускається струмінь.

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