Новый радиотелескоп обнаружил крупнейший пузырь, порождённый сверхмассивной чёрной дырой

LOFAR, крупнейший из когда-либо построенных радиотелескопов, обнаружил в гигантской эллиптической галактике М 87 поток низкочастотных радиоволн, исходящий из окрестностей сверхмассивной чёрной дыры, которая располагается в ядре М 87.

В М 87 всё не так, как у нас, в Млечном Пути, от которого она удалена примерно на 60 млн световых лет. Мало того что она массивнее нашей в 2 тыс. раз, так и её СМЧД в тысячи раз больше по массе и размеру, чем наш Стрелец А*. Последний, напомним, всего в 4,3 млн раз тяжелее Солнца, а вот СМЧД в центре М 87 — в шесть с половиной миллиардов раз. Чтобы обеспечить зарегистрированный поток излучения, каждые несколько минут гиганту нужно поглощать по Земле.

Когда материя проваливается за горизонт событий такого объекта, часть её, напротив, покидает окрестности ЧД и устремляется вовне, в том числе в виде движущихся c околосветовой скоростью релятивистских струй. Через определённое время поток частиц таких «выбросов» замедляется, и они образуют тонкий пузырь, гипотетически способный вместить целую галактику. В случае М 87 он простирается на 80 кпк (свыше четверти млн световых лет), иными словами, далеко в гало этой эллиптической галактики. Пузырь невидим в оптическом диапазоне, а вот его радиоизлучение вполне регистрируемо — правда, доселе с такой чёткостью это никому не удавалось.

Размерами пузырь (выделен красно-жёлтым вверху) в галактике М 87 намного превосходит саму галактику (внизу). (Иллюстрация Francesco de Gasperin, LOFAR collaboration.)

Картина мощного радиоизлучения (а LOFAR работает на 2–160 МГц) от частиц материи, изгнанной из окрестностей СМЧД, была получена во время испытаний радиотелескопа, формально ещё не работающего. То есть тогда, когда на получение изображения такого качества никто не рассчитывал.

Часть низкочастотной сети антенных решёток LOFAR (фото Rainer Hassfurter / MPA).

Чтобы определить возраст пузыря, астрономы сопоставили наблюдения, сделанные на других частотах несколькими американскими и немецкими радиотелескопами. В итоге международная группа, ведомая Франческо де Гасперина (Гамбургский университет), пришла к такому выводу: образование молодо, ему не старше 40 млн лет. Более того, оно продолжает пополняться потоками частиц, выносимых из эргосферы СМЧД. Отсутствие реликтового излучения в ближайших к пузырю районах показывает, что до его возникновения столь энергичного выноса частиц из ядра М 87 не было. По всей видимости, это связано с меньшей активностью местной СМЧД.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Astronomy and Astrophysics.

Подготовлено по материалам Института астрофизики Общества Макса Планка.