Надмасивні чорні діри ненадовго прокидаються з глибокого сну завдяки подрібненим ними зорям

Нове дослідження маловідомого класу галактик, відомого як Компактні симетричні об′єкти (КСО), показало, що ці об′єкти не зовсім те, чим вони здаються.

Про це розповідають в Каліфорнійському інституті технологій (Калтех), передають OstanniPodii.com.

Компактні симетричні об′єкти — це активні галактики, в ядрах яких знаходяться надмасивні чорні діри. З цих жахливих чорних дір вириваються два джети (струмені), що рухаються в протилежних напрямках майже зі швидкістю світла. Але порівняно з іншими галактиками, які можуть похвалитися шаленими струменями, ці джети не простягаються на великі відстані — вони набагато компактніші.

Протягом багатьох десятиліть астрономи підозрювали, що КСО просто молоді, і що їхні джети з часом поширяться на більші відстані. Тепер, у трьох різних статтях в The Astrophysical Journal, група дослідників під керівництвом Калтеху дійшла висновку, що КСО не молоді, а мають відносно коротке життя.

“Ці КСО не молоді”, - каже керівник досліджень Ентоні (Тоні) Рідхед. “Ви б не назвали 12-річного собаку молодим, навіть якщо він прожив коротше життя, ніж доросла людина. Ці об′єкти є окремими видами, які живуть і вимирають за тисячі років, а не за мільйони років, як у галактиках з більшими джетами”.

У нових дослідженнях команда проаналізувала літературу й минулі спостереження понад 3 000 кандидатів у КСО, підтвердивши 64 з них як реальні та визначивши ще 15 КСО. Всі ці об′єкти раніше спостерігалися за допомогою Антенного масиву дуже великої бази (VLBA), а деякі з них — за допомогою інших радіотелескопів високої роздільної здатності.

“Спостереження VLBA є найбільш детальними в астрономії, зі змогою надавати зображення з деталями, еквівалентними вимірюванню ширини людської волосини на відстані 100 миль”, - каже Рідхед.

Аналіз, проведений командою, показав, що КСО випускають джети протягом 5 000 років або менше, а потім вимирають.

“Джети КСО дуже енергійні, але вони ніби вимикаються”, - каже Вікрам Раві, співавтор однієї з робіт. “Джети перестають витікати з джерела”.

Щодо того, що підживлює короткочасні джети, вчені вважають, що причиною є подія приливного руйнування, яка відбувається, коли одинарна зоря заблукає занадто близько до надмасивної чорної діри та поглинається нею.

“Ми вважаємо, що поодинока зоря розривається на частини, а потім вся ця енергія спрямовується у джети вздовж осі, навколо якої обертається чорна діра”, - каже Рідхед. “Гігантська чорна діра спочатку невидима для нас, а потім, коли вона поглинає зорю, бум — у чорної діри з′являється паливо, і ми можемо її бачити”.

Рідхед вперше запідозрив, що КСО можуть запалюватися подіями приливного руйнування, ще у 1990-х роках, але, за його словами, ця ідея залишилася майже непоміченою науковою спільнотою. “Гіпотеза була майже забута, тому що минули роки, перш ніж почали накопичуватися спостережні дані про події приливного руйнування”, - каже він. На момент його початкової гіпотези було знайдено лише три КСО.

Перенесемося у 2020 рік. Рідхед, який призупинив свої дослідження КСО, щоб заглибитися у різні проблеми радіоастрономії, вирішив, що настав час повернутися до цієї теми. Він зібрав кількох своїх колег у Zoom, і вони вирішили переглянути літературу й відсіяти об′єкти, які були помилково класифіковані як КСО. Протягом наступних двох років команда дослідила понад 3 000 кандидатів на КСО, звузивши групу до десятків, які відповідали критеріям справжніх КСО.

Зрештою, почала вимальовуватися картина КСО як цілком окремого сімейства з джетами, які згасають набагато швидше, ніж їхні гігантські побратими, такі як джети надпотужної галактики Лебідь А, яка вистрілює надзвичайно потужні джети, що яскраво світяться в діапазоні радіохвиль. Ці джети простягаються на відстані близько 230 000 світлових років у кожному напрямку й тривають десятки мільйонів років. На відміну від них, джети КСО простягаються максимум на 1,500 світлових років і згасають приблизно через 5,000 років.

На думку астрономів, джети КСО ймовірно утворюються, коли надмасивна чорна діра поглинає не просто якусь, а досить солідну зорю.

“Події приливного руйнування, які ми бачили раніше, тривали лише кілька років”, - каже Раві. “Ми вважаємо, що чудові події приливного руйнування, які підживлюють КСО, тривають набагато довше тому, що розірвані зорі дуже великі за розміром, дуже масивні, або мають і те, і інше”.

Аналізуючи різноманітну колекцію радіозображень КСО, за словами дослідників, вони можуть простежити, як об′єкти старіють з часом, майже так само, як переглядаючи фотоальбом життя КСО, спостерігати, як еволюціонують її джети. Молодші КСО мають коротші джети, які знаходяться ближче до чорних дір, тоді як старіші об′єкти мають джети, які простягаються далі від їхніх чорних дір.

Хоча більшість джетів згасає, за оцінками вчених, один зі 100 стає довготривалим, як у Лебідь А. У цих рідкісних випадках галактики, ймовірно, зливаються з іншими галактиками, що є турбулентним процесом, який надає велику кількість пального.

Якщо відкриття Рідхеда та його команди підтвердяться додатковими спостереженнями, КСО відкриють абсолютно новий шлях для вивчення того, як масивні зорі в центрах галактик взаємодіють з надмасивними чорними дірами.

“Ці об′єкти дійсно є окремою популяцією зі своїм власним походженням, і тепер нам належить дізнатися більше про них і про те, як вони з′явилися”, - каже Рідхед. “Можливість вивчати ці об′єкти в часових масштабах від років до десятиліть, а не мільйонів років, відкрила двері в абсолютно нову лабораторію для вивчення надмасивних чорних дір і багатьох несподіваних і непередбачуваних сюрпризів, які вони приховують у собі”.