Крупнейшие из когда-либо виденных струй черных дыр
В отдаленной Вселенной были обнаружены крупнейшие из известных струй черных дыр диаметром 23 миллиона световых лет. Эта пара пучков частиц, выпущенных сверхмассивной черной дырой, более чем в сто раз больше нашей галактики Млечный Путь.
В 2022 году мы объявили об открытии одной из крупнейших струй черных дыр в ночном небе, запущенной из (относительно) близкой галактики под названием NGC2663. Используя австралийский спутниковый навигатор CSIRO с массивом в квадратных километрах (ASKAP) в Западной Австралии, мы подтвердили, что галактика NGC2663 является одной из самых крупных в небе. Другими словами, при наблюдении с Земли она кажется самой крупной.
Новый реактивный самолет, о котором было объявлено в журнале Nature, был назван "Порфирионом" (гигантом из греческой мифологии) его первооткрывателями из Калифорнийского технологического института в Соединенных Штатах. По своим размерам он превосходит джет NGC2663 более чем в 20 раз — настоящий колосс.
Порфирион может рассказать нам больше об огромной экосистеме вещества, циркулирующего внутри и за пределами галактик. Но эта струя также заставляет нас ломать голову: как что-то диаметром в 23 миллиона световых лет может быть почти идеально прямым?
Наблюдение невидимого света
Порфирион был обнаружен астрономами с помощью международного телескопа LOFAR, сети радиодатчиков с центром в Нидерландах, простирающейся от Швеции до Болгарии и от Ирландии до Латвии. Такие радиотелескопы, как ASKAP и LOFAR, могут видеть свет, невидимый для наших глаз: радиоволны.
Что, в первую очередь, запускает реактивный двигатель? В центре струи исследователи видят галактику, а в центре галактики они находят свидетельства существования сверхмассивной черной дыры.
По мере того, как вещество притягивается к черной дыре, его ожидают различные судьбы. Часть вещества поглощается целиком. Некоторые из них вращаются вокруг черной дыры, образуя диск. И некоторые из них скручиваются и запутываются в сильных магнитных полях, пока не распадаются на две противоположные струи, несущиеся почти со скоростью света.
Мы уже видели струи черных дыр, даже те, которые простираются на многие миллионы световых лет. Что поражает в Порфирионе, так это то, что он выглядит почти идеально прямым. Существует множество изогнутых струй, в том числе одна, которую видел АСКАП и которая получила название "Танцующие призраки".
Поразительно прямолинейный
Многие процессы могут создавать изломы в струе: препятствия, такие как плотное облако, изменение ориентации черной дыры, сильные магнитные поля, межгалактический "ветер", когда галактика-хозяин попадает в более крупную космическую структуру.
Порфирион, напротив, кажется, счастливо прокладывал себе путь в космосе около 2 миллиардов лет, не испытывая никаких потрясений.
Это вызывает недоумение по двум причинам. Во-первых, он не здешний. Его свет путешествовал около 7 миллиардов лет, прежде чем достичь Земли. Мы видим Порфирион таким, каким он был примерно через 6 миллиардов лет после Большого взрыва.
Как и в случае со всеми астрономическими объектами, мы наблюдаем это в прошлом, когда Вселенная была более плотной (помните: вселенная расширяется). Но загруженная среда - враг прямолинейного реактивного самолета.
Во-вторых, реактивный самолет, который сохраняет постоянную мощность в течение 2 миллиардов лет, требует постоянного притока пищи. Но это подразумевает богатую местную среду, полную полезных веществ (межзвездного газа), которые можно употреблять в пищу. Это парадоксально, потому что, опять же, оживленная среда — враг прямолинейного полета.
Как заключают исследователи, "в настоящее время неизвестно, как струи могут сохранять такую долгоживущую согласованность". Возможно, Порфириону повезло, что он направил свою струю в тихий переулок межгалактического пространства.
Возможно, в этой струе есть что-то, что помогает ему сохранять свою направленность. Мы не знаем. Но мы можем придумать способы выяснить это. Наблюдатели изучат окружающую среду этого реактивного самолета с дальнейшими наблюдениями по всему спектру.
Радиоастрономы используют такие телескопы, как ASKAP и LOFAR, чтобы обнаружить больше струй, чтобы мы могли отличить типичные от необычных. Тем временем астрофизики используют суперкомпьютерное моделирование реактивных двигателей, чтобы выяснить, что их запускает, что может искривлять их и при каких условиях.
Объекты, подобные порфириону, - это не просто космические диковинки. Они являются неотъемлемой частью экосистемы материи, которая формирует нашу космическую среду обитания. Межгалактическая материя питает галактики, из галактик образуются звезды, в некоторых галактиках даже образуются черные дыры, черные дыры создают струю, которая воздействует на межгалактическую материю, и так далее.
Мы медленно распутываем загадки нашего места в космосе.
