Сверхмассивная черная дыра не оправдывает ожиданий
Астрономы обнаружили, что блестящая сверхмассивная черная дыра не оправдывает ожиданий. Хотя она ответственна за высокие уровни излучения и мощные струи, эта гигантская черная дыра не так влиятельна, как многие ее аналоги в других галактиках. В новом исследовании с использованием рентгеновской обсерватории НАСА "Чандра" был изучен ближайший к Земле квазар, который находится в скоплении галактик. Квазары - это редкий и экстремальный класс сверхмассивных черных дыр, которые яростно втягивают вещество внутрь, производя интенсивное излучение, а иногда и мощные струи. Известный как H1821+643, этот недавно изученный квазар находится примерно в 3,4 миллиардах световых лет от Земли и содержит черную дыру массой примерно в четыре миллиарда раз больше солнечной. Большинство растущих сверхмассивных черных дыр втягивают вещество медленнее, чем квазары. Астрономы изучили влияние этих более распространенных черных дыр, наблюдая за ними в центрах скоплений галактик.
Регулярные выбросы из таких черных дыр препятствуют охлаждению огромного количества перегретого газа, в котором они находятся, что ограничивает количество звезд, образующихся в принимающих их галактиках, и количество топлива, направляемого к черной дыре. Гораздо меньше известно о том, насколько сильно квазары в скоплениях галактик влияют на свое окружение. "Мы обнаружили, что квазар в нашем исследовании, по-видимому, в значительной степени утратил контроль, налагаемый более медленно растущими черными дырами", - сказала Хелен Рассел из Ноттингемского университета в Соединенном Королевстве, возглавлявшая новое исследование. "Аппетит черной дыры не соответствует ее влиянию". Чтобы прийти к такому выводу, команда использовала телескоп "Чандра" для изучения горячего газа, которым окутаны H1821+643 и ее галактика-хозяин. Однако яркие рентгеновские лучи квазара затрудняли изучение более слабых рентгеновских лучей горячего газа.
"Нам пришлось тщательно убрать рентгеновские блики, чтобы показать, каково влияние черной дыры", - сказал соавтор Пол Нульсен из Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института. "Тогда мы смогли увидеть, что на самом деле она мало влияет на свое окружение". Используя Chandra, команда обнаружила, что плотность газа вблизи 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 поступает мало энергии (которая обычно поступает в результате выбросов из черной дыры), чтобы предотвратить охлаждение горячего газа и его движение к центру скопления. "Гигантская черная дыра выделяет намного меньше тепла, чем большинство других в центрах скоплений галактик", - сказала соавтор Люси Клюз 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, охлаждается до такой степени, что его больше не видно в рентгеновских лучах. Это быстрое охлаждение может легко обеспечить достаточное количество материала для образования 120 солнечных масс новых звезд, наблюдаемых в принимающей галактике каждый год, и 40 солнечных масс, поглощаемых черной дырой каждый год. Команда также изучила возможность того, что излучение квазара непосредственно приводит к охлаждению горячего газа скопления. Это связано с тем, что фотоны света от квазара сталкиваются с электронами в горячем газе, в результате чего фотоны становятся более энергичными, а электроны теряют энергию и остывают.
Исследование команды показало, что этот тип охлаждения, вероятно, происходит в скоплении, содержащем H1821+643, но слишком слабый, чтобы объяснить наблюдаемое большое количество охлаждения газа. "Хотя эта черная дыра, возможно, не добивается успеха из-за того, что не перекачивает тепло в окружающую среду, текущее положение дел, вероятно, не будет длиться вечно", - сказал соавтор Томас Брабен из Ноттингемского университета. "В конечном счете быстрое поглощение топлива черной дырой должно увеличить мощность ее струй и сильно нагреть газ. Затем рост черной дыры и ее галактики должен резко замедлиться".
