Две международные команды астрономов, используя радиотелескопы крупнейшей обсерватории в Чили Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), провели исследования потоков материала, испускаемых черными дырами, находящимися в центрах галактик, дабы определить, какое влияние они оказывают на окружающее космическое пространство. Благодаря исследованиям, учёные лучше изучили молекулярный газ, окружающий «гравитационные воронки».
В центрах почти всех галактик Вселенной, в том числе и в нашей галактике Млечный Путь, находятся супермассивные черные дыры – с массами в несколько миллиардов солнечных масс. В далёком прошлом эти странные объекты были весьма активными, поглощая огромное количество вещества из окружающей среды и испуская массивные святящиеся потоки — джеты. В настоящее время большие черные дыры Вселенной являются менее активными, но взаимодействие материи испускаемых потоков с окружающей средой всё ещё приводит к эволюции галактик.
Два новых исследования, результаты которых были опубликованы 16 октября в журнале Astronomy & Astrophysics, проводились с помощью радиотелескопов ALMA. Учёные исследовали джеты (релятивистские струи), испускаемые черной дырой галактики NGC 1433, и очень отдалённого активного объекта PKS 1830-211.
По словам Francoise Combes из Observatoire de Paris, который является автором одной из опубликованных статей, ALMA удалось выявить недалеко от центра NGC 1433 необычную спиральную структуру в молекулярном газе. Учёный объяснил, что обнаруженная материя является своего рода топливом для черной дыры. Combes отметил, что благодаря данным, полученным с помощью ALMA, ему и его коллегам удалось обнаружить испускаемый дырой поток, простирающийся на расстояние порядка 150 световых лет. По словам исследователя, выявленный джет, является самым маленьким молекулярным оттоком, который когда-либо приходилось наблюдать во внешней галактике.
Открытие этой струи, простирающейся от центра черной дыры, наглядно демонстрирует, как такие джеты могут затормозить процесс формирования звезд и регулировать расширение центральной выпуклости самой галактики.
Ivan Marti-Vidal из Chalmers University of Technology (обсерватория Onsala Space Observatory в Швеции) и его команда также проводили исследование черной массивной дыры в галактике PKS 1830-211, испускающей релятивистский поток, которая была гораздо ярче и более активна в ранней Вселенной. Свет PKS 1830-211 прежде чем дойти до Земли проходит порядка 11 млрд. световых лет. Излучение, которое наблюдали учёные, зародилось когда Вселенная была в 5 раз моложе. Это весьма необычно, ввиду того, что свет прошёл сквозь массивную промежуточную галактику на своём пути к нашей планете, которая сыграла роль огромной гравитационной линзы, разделившей его надвое.
Время от времени черные дыры большой массы поглощают огромное количество материи, которая увеличивает мощность джета и существенно повышает уровень его излучения. На этот раз ALMA удалось, совершенно случайно, запечатлить одно из таких событий, происходящее в PKS 1830-211.
Исследователь Sebastien Muller, который является автором второй научной публикации отметил, что он и его коллеги проводили наблюдения за PKS 1830-211 совершенно с другой целью. Перед ними стояла задача отследить изменения цвета и интенсивности между изображениями гравитационной линзы. По словам Muller, для него было приятной неожиданностью стать очевидцем того, как материя поступает в основание черной дыры.
Команда надеялась, что им удастся засечь это крайне редкое событие и при помощи других телескопов. К их большому удивлению космический телескоп NASA Fermi Gamma-ray Space Telescope зафиксировал четкий сигнал в диапазоне гамма-излучения. Учёные объясняют это тем, что процесс, который привел к увеличению излучения на длинах волн радиотелескопов ALMA, стал предпосылкой резкого увеличения излучения в самом джете.
Sebastien Muller добавляет, что впервые астрономам удалось установить четкую связь между гамма-лучами и субмиллиметровыми радиоволнами.
Эти два новых наблюдения – только начало исследований ALMA, посвящённых джетам супермассивных черных дыр. Команда Combes уже приступила к исследованию других близлежащих активных галактик.
Ivan Marti-Vidal подытожил, что астрономам предстоит ещё выяснить, как именно черные дыры могут создавать такие энергетические струи вещества. Учёный убеждён, что результаты, полученные ALMA – это только первый шаг в изучении джетов.
