Астрономи виявили квартет порожнин від гігантських чорних дір

Вчені виявили чотири величезні порожнини, або бульбашки, в центрі скупчення галактик. Особливості можливо були спричинені виверженнями двох надмасивних чорних дір, які тісно обертаються одна навколо одної.

Про це розповідається на сайті космічної рентгенівської обсерваторії “Чандра”.

Галактичні скупчення (кластери) — найбільші структури у Всесвіті, які утримуються разом за допомогою гравітації. Вони являють собою суміш сотень або навіть тисяч окремих галактик, величезної кількості гарячого газу та невидимої темної матерії. Гарячий газ, який пронизує скупчення, містить набагато більше маси, ніж самі галактики, та яскраво світиться в рентгенівському світлі, яке виявляє Чандра. В центрі скупчення зазвичай знаходиться величезна галактика.

Нове дослідження галактичного кластера, відомого як RBS 797, розташованого приблизно за 3,9 мільярда світлових років від Землі, виявило дві окремі пари порожнин, що відходять від центру скупчення.

Таки типи порожнин раніше зустрічалися в інших скупченнях галактик. Вчені вважають, що вони є результатом вивержень з регіонів, розташованих поблизу надмасивної чорної діри в центрі масивної центральної галактики. Коли матерія відлітає від чорної діри у вигляді струменів у протилежних від неї напрямках, ця матерія роздуває порожнини в гарячому газі. Одкровенням в RBS 797 стало те, що існує два набори струменів, спрямованих перпендикулярно один одному.

Credit: NASA/CXC/Univ. of Bologna/F. Ubertosi

«Ми вважаємо, що знаємо, що означає наявність пари порожнин, але що відбувається, коли у галактичному скупченні є дві пари у зовсім різних напрямках?», — сказав Франческо Убертозі з Болонського університету в Італії, який очолив дослідження Чандри.

Астрономи раніше спостерігали пару порожнин у напрямку схід-захід у RBS 797, але пара в напрямку північ-південь була виявлена лише в новому, набагато довшому спостереженні Чандри. Більш глибоке зображення використовує майже п’ять днів спостережень Чандри, у порівнянні з приблизно 14 годинами для попереднього спостереження. Обсерваторія “Дуже великий масив Карла Г. Янського” Національного наукового фонду вже спостерігала свідчення наявності двох пар струменів у вигляді радіовипромінювання, які збігаються з порожнинами.

Як був створений цей квартет порожнин? Найімовірніша відповідь, на думку Убертозі та його колег, полягає в тому, що RBS 797 містить пару надмасивних чорних дір, які майже одночасно запустили струмені в перпендикулярних напрямках.

«Наше найкраще пояснення полягає в тому, що одна пара надмасивних чорних дір призвела до пари пар порожнин», — сказала Міріам Гітті, співавторка роботи, також з Болонського університету. «Хоча ми вважаємо, що надмасивні чорні діри можуть утворювати подвійні системи, надзвичайно рідко спостерігаються обидві з них в активній фазі — у цьому сенсі відкриття двох близьких активних чорних дір, що надувають порожнини в RBS 797, є надзвичайним».

Справді, раніше радіоспостереження, проведені за допомогою Європейської мережі VLBI (EVN) виявили в кластері RBS 797 два точкових радіоджерела, відокремлених лише приблизно 250 світловими роками. Якщо обидва джерела є надмасивними чорними дірами, вони являють собою одну з найближчих пар, коли-небудь виявлених. Дві чорні діри повинні продовжувати рухатися по спіралі одна до одної, генеруючи величезну кількість гравітаційних хвиль, і зрештою злитися.

Існує й інше можливе пояснення чотирьох порожнин, що спостерігаються в кластері RBS 797. Цей сценарій пропонує лише одну надмасивну чорну діру — зі струменями, яким якимось чином вдається досить швидко змінювати свій напрямок. Аналіз даних Чандри показує, що різниця у віці для порожнин схід-захід і північ-південь становить менш як 10 мільйонів років.

«Якщо за ці чотири порожнини відповідає лише одна чорна діра, то нам доведеться простежити історію її діяльності. Ключовими аспектами є те, як швидко змінювалась орієнтація струменів, і чи пов’язано це з середовищем галактичного скупчення чи з фізикою самої чорної діри — або навіть комбінацією обох», — сказав Фабріціо Брігенті, співавтор роботи з Болонського університету.

Центр космічних польотів НАСА ім. Маршалла керує програмою Чандра. Центр рентгенівського випромінювання “Чандра” Смітсонівської астрофізичної обсерваторії контролює науковими дослідженнями з Кембриджа, штат Массачусетс, а керування льотними операціями здійснюється з Берлінгтона, штат Массачусетс.

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