Черная дыра запустила долгоживущий джет, характерный для ранней Вселенной

Близкая галактика неожиданно оказалась «мини-версией» ранней Вселенной: ее центральная черная дыра внезапно перешла в длительный режим мощного радиоизлучения и запустила устойчивый джет. Он не ослабевает уже восемь лет. Обычно такие процессы связывают с молодыми, быстрорастущими черными дырами в ранней космологической эпохе.

Астрономия

# аккреционный диск

# галактики

# джет

# радиоастрономия

# ранняя вселенная

# черная дыра

Черная дыра в центре галактики SDSS J1105+1452 в представлении художника / © Max Planck Institute for Radioastronomy

Речь идет о галактике SDSS J1105+1452, расположенной примерно в 1,8 миллиарда световых лет от Земли. В оптическом диапазоне она выглядит как обычная спиральная галактика, но в ее центре есть активное ядро с черной дырой сравнительно небольшой массы — около нескольких миллионов масс Солнца. Как правило, такие объекты проявляют умеренную или переменную активность, однако в этом случае система пережила резкий переход: радиоизлучение выросло более чем в 20 раз, а затем стабилизировалось на высоком уровне.

Объединив данные десятилетий наблюдений — от архивных радиокарт до современных измерений в оптическом, рентгеновском и радиодиапазонах, — астрономы восстановили картину «включения» источника. Ученые предположили, что в какой-то момент в центральную область галактики начал поступать заметно больший поток вещества. Это привело к перестройке аккреционного диска вокруг черной дыры.

Последний представляет собой вращающийся поток газа и плазмы, который постепенно падает на черную дыру. При определенных условиях часть энергии этого процесса может не исчезать за горизонтом событий, а преобразовываться в направленный выброс вещества — релятивистский джет. Именно он, судя по наблюдениям, сформировался в SDSS J1105+1452: узкий поток частиц, движущийся почти со скоростью света, эффективно излучает в радиодиапазоне.

Суть в том, что в большинстве активных ядер вспышки в радиодиапазоне длятся сравнительно недолго — от недель до нескольких месяцев, иногда лет, но редко дольше. Здесь же источник сохраняет высокую мощность на протяжении как минимум восьми лет, что делает его крайне необычным примером долговременного энергетического режима.

Это напоминает поведение, характерное для черных дыр в ранней Вселенной. Тогда галактики, как считается, нередко содержали быстрорастущих космических «монстров», активно поглощающих вещество и формирующих мощные джеты. В описываемом случае наблюдается похожая комбинация свойств: сравнительно небольшая масса черной дыры, высокая скорость ее роста и эффективное преобразование энергии аккреции в джет.

При этом объект не относится к ранней Вселенной и не «воспроизводит ее напрямую». Речь идет о физической аналогии — локальном примере режима, который был, вероятно, гораздо более распространен в прошлом космоса. Такие источники особенно ценны, поскольку позволяют изучать сложную физику аккреции и запуска джетов в деталях, недоступных для далеких и менее ярких объектов.

Пока что механизм запуска джета обсуждают. Наиболее вероятные сценарии включают изменение режима аккреции и усиление роли магнитных полей близ горизонта событий. В таком состоянии черная дыра может куда эффективнее преобразовывать энергию падающего вещества в направленный поток, причем даже относительно небольшие изменения в структуре аккреции способны приводить к увеличению радиоизлучения.

Галактика остается важной целью для дальнейших наблюдений. Будущие данные помогут проследить эволюцию джета и понять, как во Вселенной формировались мощные струи вещества и какую роль они сыграли в росте черных дыр и эволюции галактик. Результаты научной работы опубликованы в The Astrophysical Journal.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Автор освещает темы из разных областей науки, включая астрономию, палеонтологию и генетику. Пишет о научных открытиях, природных явлениях и эволюционных процессах.