Астрономи вимірюють далекий вплив квазару

У Всесвіті існує безліч явищ, які можуть загрожувати життю, як ми його знаємо. Проте наразі потужний вибух з надмасивної чорної діри нашої галактики не є одним із них. Хоча Sagittarius A* може становити небезпеку, якщо вона колись прокинеться і викине сильний вітер, це може вплинути на Землю. Цілком ймовірно, що в минулому вона могла живити квазар і може зробити це знову.

Що ж може статися? Дослідницька група астрономів з Тохоку університету, Токійського метрополітену та університету Канадзава в Японії вивчала квазар H1821_643 та його активність. Цей квазар розташований приблизно за 3,4 мільярда світлових років від нас у напрямку сузір'я Дракона. Дослідники виявили, що його вибухові вітри здатні переносити енергію далеко за межі своєї галактики.

Цей ефект набагато сильніший, ніж вважалося раніше. "Чорні діри в основному відомі тим, що поглинають матерію, але вони також викидають газ у вигляді потужних вітрів", — зазначає Сатоші Ямада, асистент професора в Інституті міждисциплінарних наук Тохоку університету (FRIS). "Ці вітри раніше вважалися обмеженими в межах галактики, але наше дослідження показало, що сила їх впливу набагато більша, ніж ми розуміли раніше."

Концептуальна ілюстрація, що показує "вибух", спричинений надмасивною чорною дірою, прихованою в центрі галактики, з енергією, що поширюється за межі галактики та в навколишнє середовище групи галактик. Ілюстрація демонструє перенесення величезної кількості енергії, еквівалентної кільком мільярдам наднових, у навколишній простір, викликаючи насильницький рух гарячого газу на відстань приблизно 300,000 світлових років. Кредит: Тохоку університет, використано з дозволу.

Про квазар H1821+643

Як і інші квазари, цей живиться надзвичайно активною надмасивною чорною дірою в галактиці, що знаходиться в центрі великого скупчення. Коли чорна діра поглинає матерію, вона викидає потужні вітри та викликає турбулентну активність у гарячому газовому хмарі, що оточує її. Це хмара випромінює рентгенівські промені. Астрономічна команда використала супутник XRISM для отримання спектрів газового хмари та змогла відстежити його рухи, спостерігаючи за іонізованим залізом у цьому регіоні.

Вони виявили, що високотемпературне газове хмара постійно рухається. Завдяки турбулентності, що виникає в хмарі, газ розсіюється на великій площі космосу. Потік насправді виходить за межі галактики, що знаходиться в центрі густонаселеного скупчення. У деяких регіонах потік газу досягає приблизно 300,000 світлових років. Це в три рази більше, ніж оцінена ширина Галактики Молочного Шляху. За словами Ямада, це рідкісне відкриття. "Вперше ми показали, що чорні діри впливають на ширше космічне середовище через шокову хвилю вражаючої сили", — пояснив Ямада. "Чорні діри є ключовими чинниками газових потоків і руху в космосі, переносючи величезні обсяги енергії в різні регіони космосу."

Вплив квазарів

Популяція квазарів містить найбільш яскраві об'єкти, які ми можемо виявити, і відомо більше мільйона таких об'єктів. Чорні діри в їхніх центрах є двигунами, які живлять та освітлюють галактики, що їх містять. Їхня екстремальна активність впливає на еволюцію галактики-господаря, часто поглинаючи матеріал для формування зірок або, як у випадку з H1821+643, викидаючи гарячі вітри, що простягаються через скупчення галактик.

Квазари переважно існують у віддаленому Всесвіті. Світло від найвіддаленіших з них розповідає про формування та еволюцію галактик у часи, коли Всесвіт був надзвичайно молодим. Виявляється, що багато (якщо не більшість) великих галактик проходили стадію еволюції як квазари завдяки своїм вбудованим надмасивним чорним дірам. Є навіть ймовірність, що наша власна Галактика Молочного Шляху могла пройти активну фазу близько шести мільйонів років тому, але чи можна це вважати квазаром, залишається окремим питанням. Можливо, в своїй юності наша галактика пережила фазу квазара мільярди років тому, і її наслідки можуть проявлятися в існуванні гарячого туману в цьому регіоні.

Концепція художника, що зображує віддалену галактику з активним квазаром у центрі. Хаббл виявив, що радіаційний тиск у безпосередній близькості від чорної діри виштовхує матерію з центру галактики зі швидкістю, що становить частину швидкості світла. "Вітри квазарів" виштовхують сотні сонячних мас матеріалу в галактичний диск щороку. Це впливає на всю галактику, оскільки матеріал снігопадом входить у навколишній газ і пил. Кредит: NASA, ESA та Дж. Олмстед (STScI).

Активність квазарів може впливати на темпи зростання зіркових популяцій. Вони активно поглинають матеріал, який міг би стати зірками. З іншого боку, коли вони всмоктують матеріал з навколишніх регіонів, цей матеріал може злипатися, утворюючи зірки. Це не єдині ефекти, які астрономи спостерігають у квазарів. У майбутньому Ямада та інші астрономи сподіваються глибше дослідити ці гіганти, використовуючи спостереження з використанням багатоканальних сигналів. Оскільки квазари випромінюють енергію по всьому електромагнітному спектру, кожна довжина хвилі світла повинна розкрити більше таємниць цих яскравих і віддалених об'єктів, які правили молодим Всесвітом.