Астрономы стали свидетелями того, как огромные черные дыры выбрасывали в космос мощные пучки частиц, а затем меняли цель и обстреливали новые небесные цели. Этот космический полигон, напоминающий об уничтожении планеты Альдераан Звездой Смерти в "Звездных войнах", может помочь ученым определить влияние черных дыр на окружающие их галактики и за их пределы. Команда, проводившая наблюдения, изучила 16 извергающихся сверхмассивных черных дыр с помощью орбитальной рентгеновской обсерватории НАСА "Чандра" и системы Very Long Baseline Array (VLBA), состоящей из десяти роботизированных радиотелескопов, которые управляются удаленно из Сокорро, штат Нью-Мексико. Это позволило ученым обнаружить, что струи сверхмассивных черных дыр могут менять направление почти на 90 градусов. "Мы обнаружили, что около трети лучей теперь направлены в совершенно других направлениях, чем раньше", - говорится в заявлении руководителя группы Франческо Убертоси из Болонского университета. - Эти черные дыры в "Звезде смерти" вращаются и нацеливаются на новые цели, как вымышленная космическая станция в "Звездных войнах".
Команда ученых отслеживала направление, в котором сверхмассивные черные дыры направляли свои струи высокоэнергетических частиц, которые выбрасывались со скоростями, приближающимися к скорости света, когда они достигали расстояния во много световых лет от своих источников. Они также использовали рентгеновские данные телескопа "Чандра" для изучения двух полостей или "пузырьков" в межзвездном газе, которые указывали направление, в котором миллионы лет назад извергались струи. Сравнение двух наборов данных позволило им выяснить, как сверхмассивные черные дыры переориентировали свои струи. Эта переориентация происходит в масштабах от одного миллиона лет до нескольких десятков миллионов лет. Это может показаться невероятно медленным процессом, но, учитывая, как долго существуют эти космические титаны, это относительно короткий срок. "Учитывая, что возраст этих черных дыр, вероятно, превышает 10 миллиардов лет, мы считаем, что значительное изменение направления за несколько миллионов лет произойдет быстро", - сказал член команды и ученый Центра астрофизики Гарварда и Смитсоновского института (CfA) Геррит Шелленбергер. "Изменение направления лучей гигантской черной дыры примерно за миллион лет аналогично изменению направления движения нового линкора за несколько минут".
Струи, подобные тем, на которых сосредоточилась команда, проводившая это исследование, образуются, когда сверхмассивные черные дыры окружены сплющенными облаками вещества, называемыми аккреционными дисками. Эти пластинки газа и пыли постепенно подают вещество в черную дыру, но не весь материал в них подвергается этой участи. Мощные магнитные поля вокруг сверхмассивных черных дыр направляют заряженные частицы к полюсам черных дыр, разгоняя их до скоростей, которые составляют значительную долю скорости света. Эти частицы выбрасываются в виде парных струй в противоположных направлениях от каждого из полюсов. Когда они сталкиваются с горячим газом в окружающей их галактике, струи выделяют энергию, которая препятствует охлаждению этого газа. Поскольку звезды образуются, когда галактический газ охлаждается и образует сверхплотные скопления, которые разрушаются под действием собственной гравитации, этот процесс может остановить звездообразование в областях галактик. Если эти лучи проносятся по галактикам, меняя их ориентацию, они увеличивают число областей, в которых звездообразование может быть приостановлено.
"Эти галактики слишком далеки, чтобы сказать, повреждают ли лучи от черных дыр Звезды Смерти звезды Смерти и их планеты, но мы уверены, что они в первую очередь препятствуют образованию многих звезд и планет", - сказал член команды и исследователь CfA Эван О'Салливан. Исследователи также рассмотрели возможность того, что струи сверхмассивных черных дыр не выровнены по отношению к полостям, потому что газ в скоплениях галактик плещется, почти как вино в бокале, когда его закручивают по кругу. Такое выплескивание газа могло возникнуть в результате столкновения двух галактик в скоплении. Однако команда ученых исключила эту идею, поскольку такое расплывчатое движение наблюдается в скоплениях, в которых струи сверхмассивных черных дыр смещены относительно полостей, а также в скоплениях, в которых существует соответствие между ориентацией пучка и этими огромными газовыми пузырями. Один из вопросов, на который команда не смогла ответить, заключается в том, как эти сверхмассивные черные дыры вообще способны переориентировать свои струи.
Сверхмассивные черные дыры вращаются, и их лучи должны совпадать с осью их вращения - воображаемой линией, которая также должна соединять полюса черной дыры. Как упоминалось выше, вещество, которое питает черную дыру, также является источником вещества для струй. Одна из возможностей заключается в том, что по мере вращения аккреционного диска вокруг черной дыры вещество, падающее на него под разными углами, которые не параллельны диску, может смещать ось вращения черной дыры. "Возможно, что вещество, быстро падающее к черным дырам под другим углом в течение достаточно длительного времени, сместит оси их вращения в другом направлении, в результате чего лучи будут направлены в другом направлении", - сказал член команды и ученый CfA Ян Вртилек.
