Астрономы выяснили, как черные дыры мешают рождению звезд
Группа ученых под руководством Чикагского университета впервые измерила кинетическую энергию газа вокруг сверхмассивных черных дыр. Ранее астрономы не имели точной картины того, как эти объекты влияют на окружающее пространство, но данные со спутника XRISM позволили заглянуть в центры массивных скоплений галактик. Аспирантка Энни Генрих сравнила черную дыру с «глазом бури», вокруг которого бушует материя.
Получить эти сведения помог космический телескоп XRISM. Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) запустило его на орбиту в 2023 году совместно с NASA и Европейским космическим агентством. Аппарат отслеживает движение и определяет химический состав экстремально горячего газа, который излучает рентгеновские лучи.
Сверхмассивные черные дыры поглощают материю «неаккуратно». Когда звезды и газ приближаются к горизонту событий, мощные потоки частиц выбрасываются наружу почти со скоростью света. Эти струи перемешивают газ и выбрасывают огромное количество энергии на сотни тысяч световых лет вокруг. Ученые давно подозревали, что так черные дыры регулируют скорость рождения звезд и формируют галактики, но детали этого процесса оставались неясными.
Предыдущие рентгеновские снимки давали лишь статичную картинку, тогда как XRISM добавил наблюдению динамику. Каждый химический элемент в газе излучает свет определенной энергии. Спутник улавливает эти следы и по их форме определяет скорость движения газа. Это позволяет отличить потоки, которые создает черная дыра, от движений, вызванных другими космическими процессами.
Исследователи изучили скопление Девы. Это ближайшее к Земле скопление галактик, где находится знаменитая черная дыра M87*. Близость объекта позволила рассмотреть небольшую область вокруг центра. Приборы зафиксировали сильнейшую турбулентность. Газ там движется быстрее, чем при столкновении скоплений галактик — одном из самых мощных событий во Вселенной. Скорость потоков максимальна рядом с черной дырой и быстро падает по мере удаления. Аспирантка Ханна Макколл объясняет это сочетанием турбулентных вихрей и ударной волны от исходящего газа.
Вторым объектом наблюдения стало скопление Персея, которое светится в рентгеновском диапазоне ярче всех остальных. Ученые составили карту движения газа в центре скопления и за его пределами. Им удалось выделить ускорение, которое создает черная дыра, на фоне масштабного движения газа от слияния Персея с цепочкой других галактик.
Полученные данные помогают ответить на вопрос, почему в центрах крупных скоплений рождается меньше звезд, чем ожидают астрономы. Тепло от газа вокруг черных дыр мешает этому процессу. Энергия движения переходит в тепло и не дает газу остыть, а именно охлаждение необходимо для формирования звезд. Турбулентность оказалась обязательным элементом обмена энергией между черными дырами и их окружением.
Спутник продолжает собирать данные. Астрофизики планируют выяснить, как взаимодействие черных дыр с галактиками меняется со временем и насколько интенсивно они выбрасывают энергию. Доцент Ирина Журавлева уверена, что наука приближается к разгадке этих тайн.
Источник иллюстрации на обложке: S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Самое популярное
