Астрономы обнаружили черную дыру-фонтан

Примерно один миллиард световых лет отделяет Землю от гигантской эллиптической галактики, где была обнаружена сверхмассивная черная дыра, засасывающая холодный молекулярный газ, а затем выбрасывающая его снова.

Такое явление известно, как «фонтан» – это галактическое средство переработки звездообразующего материала. Это явление давно изучено в теории, но никогда прежде не наблюдалось учеными в реальной жизни. Астрономы обнаружили это удивительное явление в галактике, составляющей кластер Abell 2597.

«Возможно, это первая система, в которой мы находим четкие доказательства как притока холодного молекулярного газа в сторону черной дыры, так и оттока струй, выпускаемых черной дырой», – говорит Грант Тремблей из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики. – Супермассивная черная дыра в центре этой гигантской галактики действует как механический насос в фонтане».

Черная дыра, конечно, фактически не извергает материал. Она «питается» различными материалами, образуя из них аккреционный диск, который попадает внутрь черной дыры. Но не все материалы попадают в нее. Некоторые из них направляются к полюсам, возможно, через магнитные линии. Это похоже на движение заряженных частиц солнечного ветра вдоль магнитных линий Земли, из-за чего появляются полярные сияния.

Черные дыры производят мощные струи плазмы, движущиеся в космосе со скоростью света. В случае сверхмассивной черной дыры, питающей яркую кластерную галактику Абеля 2597 (БЦЖ), ее струи взрывают в космос холодный молекулярный газ и достигают в длине 9 килопарсек (30 000 световых лет). Затем этот холодный газ возвращается обратно, поступая в аккреционный диск черной дыры — огромную нитевидную туманность с массой, эквивалентной примерно 3 миллиардам Солнц, охватывающей 30 килопарсек (100 000 световых лет) в центре галактики.

Тремблей и его команда впервые наблюдали это являение еще в 2016 году с использованием массива Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA). Они наблюдали молекулы монооксида углерода с температурой до -260 градусов Цельсия, которые уходили в черную дыру.

Выше: на изображении показан холодный поступающий газ желтого цвета (данные ALMA) и горячий выходящий газ красного цвета (данные MUSE).

С тех пор команда связала его с более ранними наблюдениями, сделанными с использованием инструмента MUSE на очень большом телескопе ESO. Этот телескоп смог заметить, как теплый газ взорвался в пространстве струями черной дыры.

Последующие наблюдения с использованием обсерватории Chandra NASA подтвердили эту связь – отметив первое доказательство того, что отток и приток являются частью одного и того же процесса.

«Этот очень, очень горячий газ может быстро охлаждаться, конденсироваться и выпадать так же, как теплый, влажный воздух в атмосфере Земли может порождать дождевые облака и осадки», – пояснил Тремблей в 2016 году. – Сконденсированные облака затем впадают в галактику, создавая звезды».

По мнению исследователей, результаты их работы могут показать эволюцию галактик с другой стороны. Опыт изучения таких явлений может помочь в исследовании звездообразования, способах создания черных дыр и определении общего жизненного цикла галактик.

Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal.