Астрономический рекорд: ветер квазара достиг 30% скорости света вблизи сверхмассивной черной дыры
Астрономы из Йоркского университета и их коллеги обнаружили самый быстрый ветер возле сверхмассивной черной дыры, который когда-либо фиксировали в ультрафиолетовом диапазоне — невидимой для человеческого глаза части светового спектра. Поток газа в этом месте движется к нам со скоростью, которая составляет 30% от скорости света.
Этот ветер возникает в объекте под названием J2318. Он располагается в области Большого Квадрата в созвездии Пегаса. Сама черная дыра обладает массой, которая превышает массу Солнца в 1,7 миллиарда раз. Профессор Йоркского университета Патрик Холл отмечает, что такая масса вполне типична, однако скорость газа делает эту находку рекордной для ультрафиолетовых волн, хотя в рентгеновском диапазоне ученые наблюдают и более быстрые ветры. Результаты своей работы исследователи опубликовали в научном журнале The Astrophysical Journal.
Ветер возникает благодаря квазару, который окружает черную дыру. Практически в каждой крупной галактике есть сверхмассивная черная дыра, но вопреки популярному мифу, она не поглощает всю материю вокруг себя. Часть вещества закручивается по спирали и образует вокруг дыры диск из раскаленного газа. Этот диск и называют квазаром. Он по размерам превосходит орбиту Земли, нагревается сильнее поверхности Солнца и светится так ярко, что его свет телескопы улавливают через всю наблюдаемую Вселенную.
Свет квазара отталкивает газ от черной дыры, создавая ветер. Ведущий автор исследования Лукас Ситон сравнивает этот поток с ураганом 79-й категории, если бы такая шкала существовала на Земле. Каждая категория земных ураганов дует на 20% быстрее предыдущей, и такое сравнение помогает представить реальную силу потока, аналогов которому на нашей планете нет.
На Земле ветер дует из-за того, что давление в атмосфере меняется, а в квазарах газ движет сам свет. Отдельные порции света, которые физики называют фотонами, сталкиваются с атомами газа или поглощаются ими, что заставляет газ ускоряться. Квазары излучают так много фотонов, что эти крошечные толчки складываются вместе и разгоняют вещество до огромных скоростей.
При этом ученые столкнулись с научной загадкой. Фотоны способны выбить все электроны из атомов, из-за чего газ стал бы невидимым для приборов. Но астрономы видят в этом потоке целые ионы — атомы углерода и кремния, которые потеряли лишь часть электронов. Как именно свет разгоняет газ до таких скоростей и при этом сохраняет ионы целыми, исследователям еще предстоит выяснить.
Эти мощные потоки газа несут огромные объемы энергии, которые влияют на галактики вокруг них. Соавтор исследования, доцент Вашингтонского университета в Ботелле Паола Родригес Идальго объясняет, что такие ветры служат недостающим звеном, которое связывает активный центр галактики с остальной ее частью. Ученые уже несколько десятилетий добавляют этот процесс в компьютерные симуляции того, как формируются галактики. Однако теперь астрономам нужно получить больше данных из наблюдений, чтобы понять этот механизм в реальности и убедиться, что компьютерные модели работают правильно.
Найти этот рекордный ветер помогли данные проекта SDSS — международного обзора звездного неба, который астрономы пополняют с 1998 года. В 2023 году студентка Марианна Велтри изучала данные программы SDSS-V, которая картографирует черные дыры, и заметила, что квазар J2318 выглядит необычно. Затем Патрик Холл посмотрел на объект через программу, которую настроил другой студент, Цзэчжоу Чжу, и понял, что ветер движется крайне быстро.
Чтобы подтвердить этот рекорд, ученые сразу же запросили время на восьмиметровом телескопе Gemini North, который располагается на Гавайях. Также Марианна Велтри собрала данные о том, как квазар светился последние двадцать лет. Оказалось, что J2318 медленно меняет яркость точно так же, как и другие квазары, и только когда астрономы детально исследовали спектр — свет, который разложили на отдельные цвета подобно радуге, — они смогли заметить быстрый ветер. Сейчас астрономы продолжают искать другие сверхбыстрые потоки газа от квазаров как в ближайшем космосе, так и в самых дальних уголках Вселенной, которые способны увидеть современные телескопы.
Иллюстрация NASA/CXC/M. Weiss, Nahks Tr'Ehnl, Nurten Filiz Ak
Самое популярное
