Яркие активные черные дыры в центрах галактик, называемые квазарами, могут выбрасывать газ в космос, останавливая рост галактик. Ученые зафиксировали квазарный ветер, уносящийся из далекой галактики, - пишет sciencenews.org.
Квазарный ветер в далекой галактике имеет в 100 раз больше энергии, чем все звезды Млечного Пути вместе взятые. Эти сильные порывы, называемые квазарными потоками, уносят столько материала из своих галактик, чтобы в конечном итоге формирование звезд в них останавливается.
«Мы нашли три самых больших, самых энергичных потока из всех, которые когда-либо были обнаружены, - говорит астроном Наум Арав из Политехнического университета Виргинии в Блэксбурге. - При таком размере они оказывают серьезное влияние на эволюцию галактики».
Арав и его коллеги использовали космический телескоп Хаббла для измерения масс, скоростей и энергий оттока из 10 квазаров - активных сверхмассивных черных дыр в сердцах далеких галактик, которые могут затмить сами галактики.
Наблюдения, проведенные в течение примерно 60 часов в 2017 году – это первое специальное исследование оттока квазара. Астрономы не могут видеть газ напрямую. Но когда квазар пропускает свет через газ, атомы и ионы поглощают световые волны определенной длины, раскрывая свойства оттока.
Иллюстрации часто показывают эти потоки как двойные струи, текущие из черной дыры, перпендикулярно звездному диску галактики. Но газ, вероятно, вытекает во всех направлениях, говорит Арав, и распространяется как поверхность расширяющегося воздушного шара. Астрономам неясно, как именно образуются потоки, но газ может выделяться в периодических выбросах с течением времени.
Теории эволюции галактик предполагают, что квазарный ветер может вытолкнуть газ и пыль из центра галактики, обогатить материал между галактиками элементами, более тяжелыми, чем водород и гелий, и остановить образование звезд. Такие галактические остановки могут объяснить, почему мы видим меньше больших галактик в современной вселенной, чем предполагалось в симуляциях на суперкомпьютерах.
«Теоретики могли бы очень легко показать, что, если у потоков будет достаточно энергии», они остановят звездообразование галактики, говорит Арав. Но предыдущие наблюдения далеких галактик, сделанные с помощью наземных телескопов, обнаружили энергии потоков, которые были слишком низкими для этого.
Хаббл обнаружил свет от квазаров в дальнем диапазоне длин волн ультрафиолета, который оказывается там, где можно увидеть большую часть вещества в потоках. Команда обнаружила, что каждый из 10 квазаров имеет в среднем три потока, которые окружают черную дыру, как матрешки.
По словам Арава, потоки в основном находятся на расстоянии 300-3000 световых лет от центральной черной дыры, что означает, что они простираются достаточно далеко, чтобы оказать большое влияние на галактику. И около половины измеренных потоков были достаточно энергичными, чтобы повлиять на судьбы их галактик.
«Приятно видеть, что [отток квазара] важен для эволюции галактики, - говорит астроном Джейн Чарлтон из штата Пенсильвания, которая не участвовала в новом исследовании. Она начала задаваться вопросом, достаточно ли одного квазара или необходим какой-то неизвестный галактический процесс. - Эта работа говорит о том, что этого, вероятно, достаточно».
Наиболее энергичный отток пришел из квазара, названного SDSS J1042 + 1646 с мощностью 5×1030 гигаватт или 5 миллионов триллионов триллионов гигаватт. В перспективе ядерный реактор выдает около одного гигаватта энергии, в то время как общая энергия всех звезд Млечного Пути составляет около 1028 гигаватт.
Команда также обнаружила отток с самым большим ускорением, когда-либо виденным из того же квазара. В 2011 году отток двигался со скоростью около 19 500 километров в секунду. Но когда команда снова посмотрела в 2017 году, газ разгонялся со скоростью 21 050 километров в секунду - на 1550 километров в секунду или примерно на 8 процентов быстрее, - говорит астроном Синьфэн Сюй, также из Политехнического университета Виргинии. На более высокой скорости поток мог бы путешествовать из Лондона в Вашингтон (округ Колумбия), примерно за четверть секунды. Раньше астрономы видели сдвиги скорости лишь в нескольких потоках, и различия составляли не более 900 километров в секунду в течение трех-пяти лет.
«Эти документы дают нам фундаментальную информацию о том, что на
самом деле делают квазары при выдувании вещества, - в частности,
о скоростях, энергиях и ускорениях газа, - говорит
теоретик-астрофизик Джеремия Острикер из Колумбийского
университета. - Это основная информация, которую нам нужно
понять, если мы хотим понять эволюцию галактик и эволюцию черных
дыр».
[Фото: sciencenews.org]
