Джеты, испускаемые колоссальной черной дырой, удивили астрономов как самые крупные из когда-либо зарегистрированных, бросив вызов существовавшим ранее теориям о пределе ее размеров и открыв новые перспективы эволюции галактик.
Общая длина этих джетов достигает впечатляющих 23 миллионов световых лет, что более чем в десять раз превышает расстояние между Млечным Путем и Галактикой Андромеды.
Сверхмассивная черная дыра, ответственная за это явление, находится на расстоянии 7,5 миллиардов световых лет от Земли, и это расстояние позволяет нам наблюдать за тем, что произошло, когда Вселенная была примерно вдвое моложе своего нынешнего возраста.
Эта система джетов была названа Порфирионом в честь легендарного греческого гиганта, похитившего Геру, следуя традиции астрономов обозначать подобные открытия мифологическими фигурами (такими как предыдущий реактивный самолет по имени Алкионей).
Порфирион, видимый радиотелескопом LOFAR, выходящим из черной дыры на расстоянии 7,5 миллиардов световых лет от Земли. Фото: Сотрудничество LOFAR/Мартин Оэй
Черная дыра Порфирион в 140 раз больше Млечного Пути
Порфирион превосходит своего предшественника на 40%, зарекомендовав себя как самый большой космический реактивный самолет, когда-либо обнаруженный: «Мы говорим о диаметре Млечного Пути, который в 140 раз превышает диаметр», — сказал Мартейн Оэй, исследователь Калифорнийского технологического института (Калтех), в заявление. Чтобы дать вам представление о масштабах, наша галактика будет всего лишь маленькой точкой перед этими гигантскими извержениями.
Эти космические струи формируются в галактиках, которые, в свою очередь, организованы в структуру, известную как космическая паутина, состоящая из нитей материи, которые переплетаются во Вселенной.
Когда Вселенная была моложе, эти волокна были меньше и плотнее. Джеты, которые сейчас достигают удивительных размеров, возможно, пересекали эти космические пустоты, показывая, насколько сильно они повлияли на развитие галактик.
Профессор Джордж Джорговски, также ученый из Калифорнийского технологического института, подчеркивает важность этого открытия для понимания совместной эволюции черных дыр и их галактик. «Джеты рассеивают огромное количество энергии, которая воздействует не только на родительскую галактику, но и на другие галактики вокруг нее».
Маркированное изображение струй системы Пофирион, выходящих из сверхмассивной черной дыры, существовавшей, когда Вселенная была вдвое моложе своего нынешнего возраста. Фото: Э. Вернквист / Д. Нельсон (сотрудничество IllustrisTNG) / М. Оэй
Мощные реактивные самолеты встречаются гораздо чаще, чем считалось ранее.
Исследовательская группа все еще пытается понять, как эти струи мешают формированию галактик, исследуя, например, влияние намагничивания на космическую паутину.
Хотя одна пара джетов может влиять на десятки соседних галактик, это влияние невелико по сравнению с огромным количеством галактик во Вселенной.
Однако открытие Порфириона в ходе исследования, проведенного с помощью радиотелескопа LOFAR (аббревиатура от «низкочастотная система»), выявило еще более удивительный факт: подобные мощные струи встречаются гораздо чаще, чем предполагалось ранее. На данный момент их обнаружено 11 тысяч, и расследование еще далеко от завершения.
«Мы знали о существовании гигантских реактивных самолетов, но понятия не имели, что их будет так много», — комментирует профессор Мартин Хардкасл из Университета Хартфордшира, Англия. По его мнению, что делает Порфирион еще более интересным, так это тот факт, что, помимо своей величины, черная дыра была обнаружена, излучая значительное количество энергии. Это добавляет новый уровень сложности к пониманию этих струй и их последствий в космосе.
Когда материал галактики начинает поглощаться черной дырой, высвободившаяся огромная энергия должна рассеиваться, что происходит за счет смеси излучения и струй частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света.
Читать далее:
До недавнего времени считалось, что гигантские джеты являются явлением, ограниченным самой последней Вселенной, но открытие Порфириона бросает вызов этой концепции. «Если подобные струи смогут достичь размеров космической паутины, то активность черной дыры могла бы повлиять на всю Вселенную в какой-то момент ее истории», — объясняет Оей.
В то время как большинство из тысяч джетов, обнаруженных LOFAR, просто загружают базу данных, гигантские джеты, такие как Порфирион, привлекают особое внимание. Для определения его происхождения использовались два радиотелескопа, возможности которых отличались от LOFAR. Логично, что галактика, в которой находится Порфирион, также является гигантской: ее предполагаемая масса в десять раз превышает массу Млечного Пути.
На данный момент исследование охватило только 15% неба.
Открытие Порфириона поднимает интригующий вопрос: сколько еще черных дыр интенсивно излучают и генерируют гигантские струи, подобные этой? По словам Ои, «мы просто можем находиться на поверхности огромного количества реактивных самолетов, которые еще не идентифицированы».
На данный момент исследованием LOFAR охвачено лишь 15% неба, и многие из этих струй трудно обнаружить, что позволяет предположить, что еще многое предстоит открыть. Оэй сообщил, что в следующей статье команды должно быть объявлено об открытии еще восьми тысяч из них.
Одной из проблем в идентификации этих самолетов является сложность радиоизображений. Хотя машинное обучение помогает ученым отфильтровывать кандидатов, человеческие глаза – даже у любителей – по-прежнему играют решающую роль в идентификации таких тонких и удаленных объектов.
Величина Порфириона настолько впечатляет, что предполагаемые 23 миллиона световых лет могут быть минимальными. В зависимости от наклона по отношению к Земле эта структура может быть еще больше.
Исследование, подробно описывающее это открытие, было опубликовано в журнале. Природаа работы над восемью тысячами новых реактивных систем будут выпущены на Астрономия и астрофизика.