|
Яйцевидные галактики ориентированы на черные дыры
|
|
|
|
У черных дыр не так много отличительных особенностей. Они бывают одного цвета (черные) и одной формы (сферические). Главное различие между черными дырами заключается в массе: некоторые из них весят примерно столько же, сколько звезды, подобные нашему солнцу, в то время как другие весят примерно в миллион раз больше. Черные дыры звездной массы можно найти в любой точке галактики, но по-настоящему большие (известные как сверхмассивные черные дыры) находятся в ядрах галактик.
|
|
|
|
Эти сверхмассивные гиганты все еще довольно малы, если смотреть с космической точки зрения, обычно они содержат лишь около 1% массы своей галактики-хозяина и простираются лишь на миллионную долю ее ширины.
|
|
|
|
Однако, как мы только что обнаружили, существует удивительная связь между тем, что происходит вблизи черной дыры, и формой всей галактики, которая ее окружает. Наши результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.
|
|
|
|
Когда черные дыры загораются
|
|
|
|
Сверхмассивные черные дыры встречаются довольно редко. В центре нашей галактики Млечный Путь находится одна такая дыра (она называется Стрелец А*), и, по-видимому, в ядре многих других галактик также находится одна сверхмассивная черная дыра.
|
|
|
|
|
|
|
При определенных обстоятельствах пыль и газ, попадающие в эти ядра галактик, могут образовать диск из горячего материала вокруг черной дыры. Этот "аккреционный диск", в свою очередь, генерирует сверхнагретую струю заряженных частиц, которые выбрасываются из черной дыры с невероятными скоростями, близкими к скорости света.
|
|
|
|
Когда сверхмассивная черная дыра светится подобным образом, мы называем ее квазаром.
|
|
Как наблюдать квазар
|
|
|
|
Чтобы как следует рассмотреть струи квазаров, астрономы часто используют радиотелескопы. На самом деле, иногда мы объединяем наблюдения с нескольких радиотелескопов, расположенных в разных частях света.
|
|
|
|
Используя метод, называемый интерферометрией с очень длинной базовой линией, мы можем, по сути, создать один телескоп размером со всю Землю. Этот массивный глаз гораздо лучше справляется с разрешением мелких деталей, чем любой отдельный телескоп.
|
|
|
|
В результате мы можем не только видеть объекты и структуры намного меньшего размера, чем невооруженным глазом, но и работать лучше, чем космический телескоп Джеймса Уэбба.
|
|
|
|
Именно этот метод был использован для создания первого "изображения черной дыры" в 2019 году, на котором было показано световое гало, генерируемое вокруг сверхмассивной черной дыры, расположенной в галактике M87.
|
|
|
|
Струи квазаров, которые можно обнаружить с помощью интерферометрии с очень длинной базовой линией, могут иметь длину в миллионы световых лет и почти всегда обнаруживаются в эллиптических галактиках. Используя интерферометрию с очень длинной базовой линией, мы можем наблюдать их на расстоянии до нескольких световых лет или около того от места их происхождения из черной дыры.
|
|
|
|
Направление струи вблизи ее источника говорит нам об ориентации аккреционного диска и, возможно, о свойствах самой черной дыры.
|
|
Связь с галактикой-хозяином
|
|
|
|
Что можно сказать о галактиках-хозяевах? Галактика - это трехмерный объект, состоящий из сотен миллиардов звезд.
|
|
|
|
Но в проекции (при оптическом или инфракрасном наблюдении) она представляется нам либо в виде эллипса, либо в виде спирали. Мы можем измерить форму этих галактик, проследив профиль звездного света, и измерить длинную и короткую оси двумерной формы.
|
|
|
|
В нашей статье мы сравнили направление струй квазаров с направлением этой более короткой оси эллипса галактики и обнаружили, что они, как правило, направлены в одном направлении. Это совпадение статистически значимо больше, чем можно было бы ожидать, если бы они были ориентированы случайным образом.
|
|
|
|
Это удивительно, поскольку черная дыра настолько мала (струи, которые мы измеряем, имеют длину всего несколько световых лет) по сравнению с основной галактикой (которая может достигать сотен тысяч или даже миллионов световых лет в поперечнике).
|
|
|
|
Удивительно, что такой относительно небольшой объект может влиять на окружающую среду в таких больших масштабах. Мы могли бы ожидать увидеть корреляцию между джетом и местной средой, но не со всей галактикой.
|
|
Как образуются галактики
|
|
|
|
Может ли это что-то сказать о том, как формируются галактики?
|
|
|
|
Спиральные галактики - это, пожалуй, самый известный вид галактик, но иногда они сталкиваются с другими спиральными и образуют эллиптические галактики. Мы видим эти трехмерные яйцевидные сгустки в виде двумерных эллипсов на небе.
|
|
|
|
Процесс слияния вызывает активность квазаров, которую мы до конца не понимаем. В результате почти все струи квазаров, которые можно обнаружить с помощью интерферометрии с очень длинной базовой линией, находятся в эллиптических галактиках.
|
|
|
|
Точная интерпретация наших результатов остается загадкой, но она важна в контексте недавнего открытия космическим телескопом Джеймса Уэбба очень массивных квазаров (с массивными черными дырами), которые сформировались во Вселенной гораздо раньше, чем ожидалось. Очевидно, что наше понимание того, как формируются галактики и как на это влияют черные дыры, нуждается в обновлении.
|
|
|
|
Источник
|
