Квазар H1821+643. На этом составном изображении показан квазар, редкий и экстремальный класс сверхмассивных черных дыр, расположенный примерно в 3,4 миллиарда световых лет от Земли. В центре изображения находится яркий белый круглый свет, похожий на луч фонарика, если он направлен прямо на вас. Круглую структуру окружает нечеткая полосообразная структура красного радиосвета, немного больше ширины белого света. Красная полоса также проходит над и под белым светом, протянувшись по прямой линии от отметки «один час» до позиции «семь часов» на циферблате. По обе стороны от красной полосы рентгеновский свет присутствует в виде синих тонких облаков горячего газа, которые становятся ярче ближе к красным и белым деталям. Более яркие облака представляют собой более плотный газ. Авторы и права: Рентген: НАСА/CXC/Univ. Ноттингема/Х. Рассел и др.; Радио: НФС/НРАО/ВЛА; Обработка изображений: NASA/CXC/SAO/N. Волк
Астрономы обнаружили, что блестящая сверхмассивная черная дыра не оправдывает ожиданий. Хотя она ответственна за высокий уровень радиации и мощные джеты, эта гигантская черная дыра не так влиятельна, как многие ее аналоги в других галактиках.
Новое исследование с использованием рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра» изучило ближайший к Земле квазар, который находится в скоплении галактик. Квазары — это редкий и экстремальный класс сверхмассивных черных дыр, которые яростно притягивают вещество внутрь, создавая интенсивное излучение, а иногда и мощные струи. Этот недавно изученный квазар, известный как H1821+643, находится на расстоянии около 3,4 миллиарда световых лет от Земли и содержит черную дыру, вес которой примерно в четыре миллиарда раз больше Солнца.
Большинство растущих сверхмассивных черных дыр притягивают материал медленнее, чем квазары. Астрономы изучили влияние этих более распространенных черных дыр, наблюдая за ними в центрах скоплений галактик. Регулярные вспышки таких черных дыр не позволяют остыть огромному количеству перегретого газа, в котором они заключены, что ограничивает количество звезд, образующихся в родительских галактиках, и количество топлива, направляемого в сторону черной дыры.
Гораздо меньше известно о том, какое влияние квазары в скоплениях галактик оказывают на свое окружение.
«Мы обнаружили, что квазар в нашем исследовании, по-видимому, уступил большую часть контроля, налагаемого более медленно растущими черными дырами», — сказала Хелен Рассел из Ноттингемского университета в Соединенном Королевстве, которая руководила новым исследованием. «Аппетит черной дыры не соответствует ее влиянию».
Чтобы прийти к такому выводу, команда использовала Чандру для изучения горячего газа, которым окутаны H1821+643 и ее родительская галактика. Однако яркие рентгеновские лучи квазара затрудняли изучение более слабых рентгеновских лучей горячего газа. .
«Нам пришлось тщательно удалить рентгеновские блики, чтобы выявить влияние черной дыры», — сказал соавтор Пол Нульсен из Центра астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт. «Тогда мы могли бы увидеть, что на самом деле он мало влияет на свое окружение».
Используя «Чандру», команда обнаружила, что плотность газа возле черной дыры в центре галактики намного выше, а температура газа намного ниже, чем в более удаленных регионах. Ученые ожидают, что горячий газ будет вести себя подобным образом, когда приток энергии мал или отсутствует (который обычно возникает в результате вспышек черной дыры), чтобы предотвратить охлаждение горячего газа и его движение к центру скопления.
«Гигантская черная дыра генерирует гораздо меньше тепла, чем большинство других в центрах скоплений галактик», — сказала соавтор Люси Клюс из Открытого университета в Великобритании. «Это позволяет горячему газу быстро остывать и образовывать новые звезды, а также выступать в качестве источника топлива для черной дыры».
Исследователи определили, что горячий газ, масса которого примерно в 3000 раз превышает массу Солнца в год, остывает до такой степени, что его больше нельзя увидеть в рентгеновских лучах. Это быстрое охлаждение может легко обеспечить достаточно материала для 120 солнечных масс новых звезд, которые, как наблюдают, формируются в родительской галактике каждый год, и для 40 солнечных масс, поглощаемых черной дырой каждый год.
Команда также изучила возможность того, что излучение квазара напрямую вызывает охлаждение горячего газа скопления. При этом фотоны света квазара сталкиваются с электронами горячего газа, в результате чего фотоны становятся более энергичными, а электроны теряют энергию и охлаждаются. Исследование группы показало, что этот тип охлаждения, вероятно, происходит в скоплении, содержащем H1821+643, но он слишком слаб, чтобы объяснить наблюдаемое значительное охлаждение газа.
«Хотя эта черная дыра, возможно, неэффективна из-за того, что не перекачивает тепло в окружающую среду, нынешнее положение дел, вероятно, не будет длиться вечно», — сказал соавтор Томас Брабен из Ноттингемского университета. «В конечном итоге быстрое поглощение топлива черной дырой должно увеличить мощность ее струй и сильно нагреть газ. Тогда рост черной дыры и ее галактики должен резко замедлиться».
Статья, описывающая эти результаты, была включена в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества, а также доступна на сервере препринтов arXiv.
