|
Спящие сверхмассивные черные дыры
|
|
|
|
Новое исследование малоизвестного класса галактик, известных как компактные симметричные объекты, или CSO, показало, что эти объекты не совсем такие, какими кажутся. CSO - активные галактики, в ядрах которых находятся сверхмассивные черные дыры. Из этих чудовищных черных дыр вырываются две струи, движущиеся в противоположных направлениях почти со скоростью света. Но по сравнению с другими галактиками, которые могут похвастаться мощными струями, эти струи не распространяются на большие расстояния — они гораздо компактнее. В течение многих десятилетий астрономы подозревали, что CSO просто молоды и что их реактивные самолеты в конечном итоге будут улетать на большие расстояния. Теперь, сообщая в трех разных статьях в Astrophysical Journal, команда исследователей под руководством Калифорнийского технологического института пришла к выводу, что CSO не молоды, а скорее ведут относительно короткую жизнь.
|
|
|
|
"Эти CSO не молоды", - объясняет Энтони (Тони) Ридхед, почетный профессор астрономии в Робинсоне, который руководил исследованием. "Вы бы не назвали 12-летнюю собаку молодой, даже несмотря на то, что она прожила жизнь короче, чем взрослый человек. Эти объекты представляют собой отдельный вид, который живет и вымирает за тысячи лет, а не за миллионы лет, как это обычно бывает в галактиках с более крупными джетами". В новых исследованиях команда проанализировала литературу и прошлые наблюдения за более чем 3000 кандидатами в CSO, подтвердив 64 как реальные и выявив еще 15 CSO. Все эти объекты ранее наблюдались с помощью системы Very Long Baseline Array Национальной радиоастрономической обсерватории (VLBA), а некоторые наблюдались другими радиотелескопами высокого разрешения. "Наблюдения VLBA являются самыми подробными в астрономии, предоставляя изображения с деталями, эквивалентными измерению ширины человеческого волоса на расстоянии 100 миль", - говорит Ридхед.
|
|
|
Анализ команды приводит к выводу, что организации гражданского общества выбрасывают реактивные самолеты в течение 5000 лет или меньше, а затем вымирают. "Струи CSO - очень энергичные струи, но они, кажется, отключаются", - говорит Викрам Рави, доцент астрономии в Калифорнийском технологическом институте и соавтор одного из исследований. "Струи перестают вытекать из источника". Что касается того, что подпитывает короткоживущие струи, ученые полагают, что причиной является событие приливного разрушения (TDE), которое происходит, когда одиночная звезда проходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре и поглощается ею. "Мы думаем, что одна звезда разрывается на части, а затем вся эта энергия направляется в струи вдоль оси, вокруг которой вращается черная дыра", - говорит Ридхед. "Гигантская черная дыра сначала невидима для нас, а затем, когда она поглощает звезду, бум — у черной дыры есть топливо, и мы можем ее видеть".
|
|
|
|
Ридхед впервые заподозрил, что CSO могут подпитываться TDE еще в 1990-х годах, но, по его словам, идея осталась в значительной степени незамеченной научным сообществом. "Гипотеза была практически забыта, потому что прошли годы, прежде чем начали накапливаться данные наблюдений в пользу TDE", - говорит он. На момент выдвижения его первоначальной гипотезы было найдено только три организации гражданского общества. Перенесемся в 2020 год. Ридхед, который приостановил свои исследования CSO, чтобы углубиться в различные проблемы радиоастрономии, решил, что пришло время вернуться к этой теме. Он собрал нескольких своих коллег на Zoom, и они решили прочесать литературу и отсеять объекты, которые были неправильно классифицированы как организации гражданского общества. В течение следующих двух лет команда исследовала более 3000 кандидатов в CSO, сузив группу всего до десятков человек, которые соответствовали критериям, позволяющим быть настоящими CSO.
|
|
|
|
В конечном счете, начала вырисовываться картина CSO как совершенно отдельного семейства со струями, которые гаснут гораздо раньше, чем их гигантские собратья, такие как струи чрезвычайно мощного Лебедя А, галактики, которая выбрасывает чрезвычайно мощные струи, ярко светящиеся на радиоволнах. Эти струи простираются на расстояния около 230 000 световых лет в каждом направлении и длятся десятки миллионов лет. Напротив, струи CSO простираются максимум на 1500 световых лет и затухают примерно через 5000 лет. По мнению астрономов, струи CSO, вероятно, образуются, когда сверхмассивная черная дыра поглощает не просто какую-либо звезду, а существенную. "Ранее наблюдавшиеся TDE длились всего несколько лет", - говорит Рави. "Мы думаем, что замечательные TDE, питающие CSO, длятся гораздо дольше, потому что разрушенные звезды очень велики по размеру, очень массивны или и то, и другое вместе". Анализируя разнообразную коллекцию радиоизображений CSO, исследователи говорят, что они могут проследить, как объекты стареют с течением времени, почти как при просмотре фотоальбома о жизни CSO, чтобы наблюдать за эволюцией его реактивных двигателей.
|
|
|
|
Более молодые объекты CSO имеют более короткие струи, которые находятся ближе к черным дырам, в то время как у более старых объектов струи простираются дальше от их черной дыры. Хотя большинство струй угасает, по оценкам ученых, одна из 100 станет долгоживущей, как у Лебедя А. В этих редких случаях галактики, вероятно, сливаются с другими галактиками - турбулентный процесс, который обеспечивает большое количество топлива. Если открытия Ридхеда и его команды подтвердятся дополнительными наблюдениями, CSO предоставит совершенно новые возможности для изучения того, как массивные звезды в центрах галактик взаимодействуют со сверхмассивными черными дырами. "Эти объекты действительно представляют собой отдельную популяцию со своим собственным происхождением, и теперь нам предстоит узнать больше о них и о том, как они появились", - говорит Ридхед. "Возможность изучать эти объекты в масштабах от лет до десятилетий, а не миллионов лет, открыла дверь в совершенно новую лабораторию для изучения сверхмассивных черных дыр и множества неожиданных и непредсказуемых сюрпризов, которые они таят в себе".
|
|
|
|
Источник
|
