Снимок Маркаряна 817, сделанный Хабблом. Фото: НАСА.
Черные дыры подобны темпераментным малышам. Они постоянно разливают еду, но XMM-Newton ЕКА поймал черную дыру, когда она «переворачивала стол» во время цивилизованной трапезы.
Этот акт предотвращает образование новых звезд в галактике, окружающей черную дыру, что дает нам представление о том, как черные дыры и галактики эволюционируют совместно.
В центре каждой большой галактики находится сверхмассивная черная дыра, огромная гравитация которой притягивает газ из окружающей среды. По мере того, как газ движется по спирали внутрь, он скапливается в плоский «аккреционный диск» вокруг черной дыры, где нагревается и светится. Со временем ближайший к черной дыре газ проходит точку невозврата и поглощается.
Однако черные дыры поглощают лишь часть газа, приближающегося к ним. Когда черная дыра окружает черную дыру, часть материи выбрасывается обратно в космос, подобно тому, как неряшливый малыш проливает много того, что лежит на его тарелке.
В более драматичных эпизодах черная дыра переворачивает весь обеденный стол: газ в аккреционном диске разлетается во всех направлениях с такой высокой скоростью, что уничтожает окружающий межзвездный газ. Это не только лишает черную дыру пищи, но также означает, что новые звезды не могут образовываться на обширной территории, изменяя структуру галактики.
До сих пор этот сверхбыстрый «ветер черной дыры» был обнаружен только от чрезвычайно ярких аккреционных дисков, которые находятся на пределе того, сколько материи они могут втянуть. На этот раз XMM-Newton обнаружил сверхбыстрый ветер в отчетливо средняя галактика, о которой можно сказать, что она «только перекусывала». Об открытии сообщается в The Astrophysical Journal Letters.
«Вы могли бы ожидать очень быстрого ветра, если бы вентилятор был включен на максимальную мощность. В изученной нами галактике под названием Маркарян 817 вентилятор был включен на более низкую мощность, но там все равно генерировались невероятно энергичные ветры», отмечает студентка-исследователь Миранда Зак (Мичиганский университет), сыгравшая центральную роль в этом исследовании.
«Очень редко можно наблюдать сверхбыстрые ветры, и еще реже обнаруживать ветры, обладающие достаточной энергией, чтобы изменить характер родительской галактики. Тот факт, что Маркарян 817 производил эти ветры в течение примерно года, не находясь в особенно активное состояние, предполагает, что черные дыры могут изменить форму своих родительских галактик гораздо сильнее, чем считалось ранее», — добавляет соавтор Элиас Каммун, астроном из Университета Рома Тре, Италия.
Впечатление художника от Маркаряна 817. Фото: Кипрский планетарий.
Рентгеновские лучи заблокированы ветром
Активные галактические центры излучают свет высокой энергии, в том числе рентгеновские лучи. Маркарян 817 привлек внимание исследователей тем, что на нем было очень тихо. Наблюдая за галактикой с помощью обсерватории Свифт НАСА, Миранда вспоминает: «Рентгеновский сигнал был настолько слабым, что я была убеждена, что делаю что-то не так».
Последующие наблюдения с использованием более чувствительного рентгеновского телескопа ЕКА XMM-Newton показали, что происходило на самом деле: сверхбыстрые ветры, исходящие от аккреционного диска, действовали как пелена, блокируя рентгеновские лучи, исходящие из непосредственной близости от аккреционного диска. черная дыра (называемая короной). Эти измерения были подтверждены наблюдениями, сделанными с помощью телескопа НАСА NuSTAR.
Детальный анализ рентгеновских измерений показал, что центр Маркаряна 817 не только не выпустил ни единого «клубка» газа, но вызвал порывистый шторм на обширной территории аккреционного диска. Ветер длился несколько сотен дней и состоял как минимум из трех отдельных компонентов, каждый из которых двигался со скоростью несколько процентов скорости света.
Это решает открытую загадку нашего понимания того, как черные дыры и галактики вокруг них влияют друг на друга. Есть много галактик, в том числе Млечный Путь, которые, по-видимому, имеют большие области вокруг своих центров, в которых образуется очень мало новых звезд. Это можно объяснить ветрами черных дыр, которые очищают звездообразующий газ, но это работает только в том случае, если ветры достаточно быстры, устойчивы достаточно долго и генерируются черными дырами с типичным уровнем активности.
«Многие нерешенные проблемы в изучении черных дыр связаны с достижением обнаружения посредством длительных наблюдений, которые растягиваются на многие часы, чтобы уловить важные события. Это подчеркивает первостепенную важность миссии XMM-Newton для будущего. Ни одна другая миссия не может обеспечить такое сочетание его высокой чувствительности и способности проводить длительные непрерывные наблюдения», — говорит Норберт Шартел, ученый проекта ЕКА XMM-Newton.
Информация от: Кипрским планетарием
