|
Заметили пробуждение сверхмассивной черной дыры
|
|
|
|
Астрономы, использующие системы Very Long Baseline Array (VLBA) и Very Large Array (VLA), зафиксировали сверхмассивную черную дыру в момент пробуждения от долгого сна, что позволило получить беспрецедентное представление о самых ранних стадиях активности черной дыры. Это открытие позволяет по-новому взглянуть на то, как эти космические гиганты начинают влиять на окружающую среду, и может помочь решить давние загадки эволюции галактик.
|
|
|
|
Исследование, проведенное под руководством Франческо Убертози из Болонского университета и Национального института астрофизики Италии (INAF/IRA), было сосредоточено на скоплении галактик CHIPS 1911+4455, расположенном примерно в 6 миллиардах световых лет от Земли. Что делает эту систему необычной, так это то, что ее центральная сверхмассивная черная дыра "включилась" — с астрономической точки зрения — совсем недавно, начав активно поглощать вещество и запускать реактивные струи всего тысячу лет назад.
|
|
|
|
"Это похоже на наблюдение за пробуждением спящего гиганта", - сказал Убертоси, ведущий автор исследования. "Мы наблюдаем эту сверхмассивную черную дыру в самом начале ее активной фазы, до того, как она успела существенно изменить свое окружение. Это невероятно редкая возможность изучить картину обратной связи с черной дырой "до"".
|
|
|
|
Используя экстраординарное разрешение VLBA, позволяющее различать детали, что эквивалентно чтению газеты в Лос—Анджелесе из Нью—Йорка, команда обнаружила, что струи черной дыры простираются всего на около 30 парсеков (примерно 100 световых лет) от центральной черной дыры. Это может показаться огромным, но с космической точки зрения это всего лишь зарождающиеся струи. Для сравнения, струи зрелых черных дыр в подобных системах могут простираться на десятки тысяч парсеков.
|
|
|
|
|
|
|
Наблюдения VLBA выявили компактный радиоисточник с симметричными двусторонними струями, выходящими из ядра галактики. В радиочастотном спектре видна характерная "заостренная" форма, которая идентифицирует ее как очень молодую радиогалактику, возраст которой, по оценкам, составляет всего около 1000 лет — космическое мгновение ока.
|
|
|
|
"Струи настолько молоды и малы, что у них не было времени вытолкнуть окружающий горячий газ или нарушить процесс охлаждения, который происходит в ядре скопления", - объяснила соавтор Мириам Гитти, также из Университета Болоньи и INAF/IRA. "Это дает нам уникальную лабораторию для изучения того, как начинается обратная связь с черными дырами".
|
|
|
|
Большинство исследований сверхмассивных черных дыр в скоплениях галактик сосредоточены на зрелых системах, где черная дыра активна в течение миллионов лет, раздувая огромные радиоизлучающие пузыри и нагревая окружающий газ. ЧИПЫ 1911+4455 представляют собой то, что исследователи называют кластером "предварительной обратной связи" - систему, в которой они могут изучать условия, существовавшие до того, как черная дыра оказала существенное влияние на окружающую среду.
|
|
|
|
Предыдущее исследование показало, что горячий газ в ядре кластера обладает очень низкой энтропией и коротким временем охлаждения. "Мы считаем, что то, что мы видим, является неопровержимым доказательством того, как в первую очередь возникают сверхмассивные черные дыры", - сказал соавтор исследования Паскуале Теми (Pasquale Temi) из исследовательского центра Эймса НАСА. "Газ в ядре этого скопления охлаждается очень эффективно, потенциально обеспечивая топливо, которое пробудило эту спящую черную дыру".
|
|
|
|
В то время как центральная черная дыра только начинает свою активность, галактика, окружающая ее, уже является исключительной фабрикой звезд. Анализ команды согласуется с более ранними исследованиями, предполагающими, что галактика формирует звезды со скоростью 140-190 солнечных масс в год — более чем в 100 раз быстрее, чем наш собственный Млечный Путь. Это делает ее одной из известных галактик центрального скопления с наиболее быстрым звездообразованием.
|
|
|
|
Интересно, что радионаблюдения с помощью VLA выявили протяженные "усы" радиоизлучения, которые точно совпадают с областями звездообразования, видимыми на снимках космического телескопа "Хаббл". Усики, видимые на снимках VLA, вероятно, питаются синхротронным излучением от сверхновых и массивных звезд, что является независимым подтверждением поразительной скорости звездообразования в галактике.
|
|
|
|
Открытие имеет важное значение для понимания того, как происходит совместная эволюция сверхмассивных черных дыр и их галактик-хозяев. Современные теории предполагают, что обратная связь с черными дырами имеет решающее значение для регулирования звездообразования в массивных галактиках, но большинство наблюдений касались систем, в которых этот процесс уже завершен.
|
|
|
|
"ЧИПЫ 1911+4455 могут представлять собой другой вариант того, как запускается обратная связь с черной дырой", - объяснил Убертоси. "В этом случае охлаждение вызвано не только длительным бездействием черной дыры — скопление также демонстрирует признаки недавнего слияния, которое, возможно, усилило охлаждение и помогло разбудить черную дыру".
|
|
|
|
Исследование потребовало объединения наблюдений с нескольких объектов NRAO для достижения чувствительности и разрешения, необходимых для обнаружения и характеристики этого молодого радиоисточника. VLBA обеспечивал сверхвысокое разрешение, необходимое для измерения крошечных струй, в то время как VLA обеспечивал чувствительность, необходимую для обнаружения слабого протяженного излучения, связанного с образованием звезд.
|
|
|
|
"Такого рода открытия демонстрируют мощь множества взаимодополняющих радиотелескопов", - сказал соавтор Марчелло Джиролетти из Итальянского национального института астрофизики (INAF/IRA). "VLBA дает нам увеличительное стекло, позволяющее видеть струи в масштабах парсека, в то время как VLA обеспечивает широкоугольный обзор для понимания более широкого контекста".
|
|
|
|
Наблюдения проводились в нескольких диапазонах частот от 320 МГц до 5 ГГц, что позволило команде построить подробные радиоспектры и подтвердить молодой возраст источника излучения.
|
|
|
|
Команда планирует продолжить мониторинг ЧИПОВ 1911+4455, чтобы проследить, как эта молодая черная дыра эволюционирует с течением времени. Они также надеются выявить больше похожих систем, чтобы создать большую выборку кластеров с предварительной обратной связью.
|
|
|
|
"Это открытие открывает новый способ изучения обратной связи с черными дырами", - сказал Убертоси. "Вместо того, чтобы просто смотреть на конечный результат, теперь мы можем изучать процесс по мере его развития. Это все равно что воспользоваться машиной времени и увидеть, как эти космические гиганты впервые начинают формировать свое окружение".
|
|
|
|
Статья только что была опубликована в Astrophysical Journal. Исследование представляет собой важный шаг к пониманию одного из самых фундаментальных процессов в эволюции галактик — того, как сверхмассивные черные дыры регулируют звездообразование и влияют на развитие крупнейших структур во Вселенной.
|
|
|
|
Источник
|
