Космический телескоп "Хаббл" зафиксировал потоки вещества, которые, вероятно, являются самыми мощными за всю историю астрономических наблюдений. Речь о колоссальных струях газа, порождаемых сверхмассивными чёрными дырами.
Подробности изложены в шести научных статьях, опубликованных в издании Astrophysical Journal: Supplement Series.
"Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали о квазарах. Напомним, что это сверхмассивные чёрные дыры в центрах молодых галактик, на которые интенсивно падает вещество. Раскаляясь, эта материя излучает во всех диапазонах, от радиоволн до гамма-лучей.
Такая картина характерна для многих чёрных дыр, в том числе и находящихся в центрах спокойных галактик, таких как наша. Но "хищницы" в квазарах пируют особенно роскошно, превращая эти объекты в самые мощные во Вселенной источники излучения.
Как известно, электромагнитное излучение оказывает давление на вещество. И если давление солнечного света на поверхность Земли можно обнаружить лишь чувствительными приборами, то в окрестностях квазаров ситуация совсем иная. Там невероятный напор фотонов просто выметает газ из окрестностей.
Вещество, вытолкнутое давлением излучения, врезается в окружающую материю, как бульдозер, и сгребает её перед собой. Так создаётся поток горячего газа, разогнанного до скоростей в сотни и тысячи километров в секунду. По-английски это явление называется quasar outflow, что можно перевести как "поток, исходящий из квазара".
"Ни одно другое явление не несёт больше механической энергии. В течение 10 миллионов лет эти потоки производят в миллион раз больше энергии, чем гамма-всплеск, – объясняет глава исследовательской группы Наум Арав (Nahum Arav) из Политехнического университета Виргинии. – Эти ветры ежегодно переносят сотни солнечных масс вещества. Количество механической энергии, которую несут эти потоки, в несколько сотен раз выше, чем светимость всей галактики Млечный Путь".
В месте, где разогнанные квазаром струи врезаются в окружающий газ, температура достигает миллиардов градусов (для сравнения: в центре Солнца только 15 миллионов градусов). Раскалённая материя ярко светится в рентгеновском диапазоне. Но, поскольку квазары очень далеки, красное смещение превращает эти лучи в ультрафиолетовые. А этот диапазон доступен знаменитому "Хабблу".
В новой работе астрономы с помощью легендарного телескопа исследовали 13 потоков, порождённых четырьмя квазарами. Три из них оказались рекордными за всю историю наблюдений. Их мощность (кинетическая энергия вещества в единицу времени) составляла 1045 – 1046 эрг в секунду, или от триллиона до десяти триллионов солнечных светимостей.
Ещё один поток может похвастаться рекордным ускорением. Величина в 1,5 сантиметра в секунду в квадрате не кажется большой (это в сотни раз меньше ускорения свободного падения на Земле), но она очень велика для подобных процессов. Действуя в течение нескольких лет, это ускорение изменило скорость газа на 1550 километров в секунду (0,5% скорости света). И это изменение скорости – тоже рекордный результат.
Как и ожидалось, во всех исследованных потоках газ высоко ионизирован, то есть большая часть атомов потеряла хотя бы по одному электрону.
Из 13 изученных потоков девять простираются на 300–6500 световых лет, два – на 15–65 световых лет и один – на 0,15–165 световых лет от квазара. Ещё для одного потока астрономы затруднились определить этот параметр.
Однако это не значит, что здесь путь разогнанного газа заканчивается. Скорее он остывает и просто перестаёт быть виден в ультрафиолетовом диапазоне.
Как показывает компьютерное моделирование, эти потоки газа должны простираться на дистанции, сравнимые с размером родительской галактики. Более того, они, скорее всего, выметают газ в межгалактическое пространство. В результате вещество, из которого могли бы образоваться звёзды, даром рассеивается в великой пустоте.
Такое явление могло бы объяснить, почему по-настоящему большие галактики столь редки, а также почему существует связь между массой звёздной системы и её центральной чёрной дыры.
Заметим, что в галактиках, содержащих квазары, действительно наблюдаются мощные потоки относительно холодного газа. Однако многие эксперты сомневаются, что эти так называемые суперветры порождены центральной чёрной дырой, и предлагают другие гипотезы.
К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, как чёрная дыра буквально пробила туннель в межгалактическом газе, устроив самый мощный взрыв в наблюдаемой Вселенной.
