ALMA раскрыла тайну джетов, выбрасываемых из гигантских черных дыр

 Ученым удалось получить самые лучшие на сегодня изображения структуры молекулярного газа вокруг близкорасположенной «спокойной» черной дыры и неожиданно зарегистрировать основание мощного джета в окрестности удаленной черной дыры.

В самом сердце почти каждой галактики во Вселенной, включая и наш собственный Млечный Путь, находится сверхмассивная черная дыра с массой до нескольких миллиардов Солнц. В далеком прошлом эти необычные объекты были очень активными и поглощали огромное количество окружающего их вещества. В результате они ярко светились и выбрасывали незначительную часть этой материи в виде исключительно мощных джетов. В современной Вселенной большинство сверхмассивных черных дыр гораздо менее активны. Но взаимодействие джетов и окружающей их материи все еще является важным фактором в эволюции галактик.

Две новых работы, которые публикуются в журнале Astronomy & Astrophysics, сделаны на материалах наблюдений с телескопом ALMA джетов, выбрасываемых из черных дыр, причем одна из них, в галактике NGC 1433, расположена близко к нашей Галактике и относительно спокойная, а другая (PKS 1830-211) является очень далеким и активным объектом.

Обнаружение этого истечения, выносимого из черной дыры в центре галактики джетом, показывает, как такие джеты могут останавливать звездообразование и регулировать рост центральных балджей галактик.

Иван Марти-Видал из Технического университета Чалмерса и Космической обсерватории Онсала в Швеции и его группа также наблюдали сверхмассивную черную дыру с джетом (источник PKS 1830-211), но этот объект гораздо ярче, гораздо активнее и принадлежит ранней Вселенной. Он выглядит необычно: его мощное излучение по пути к Земле проходит мимо массивной галактики и расщепляется гравитационным линзированием, вследствие чего его изображение раздвоено.

Время от времени сверхмассивные черные дыры внезапно поглощают огромные массы вещества, что увеличивает мощность истекающих из них джетов и приводит к появлению излучения самых высоких энергий. Наблюдения на телескопе ALMA случайно зарегистрировали одно из таких событий на PKS 1830-211.

"То, что нам удалось наблюдать на ALMA случай «пищевого расстройства» у черной дыры, было просто удивительным совпадением. Мы вели исследования PKS 1830-211 совсем с другой целью, и вдруг обнаружили небольшие изменения цвета и интенсивности излучения в изображениях, создваемых гравитационной линзой. Тщательное исследование этих неожиданных изменений привело нас к выводу, что мы по крайне счастливой случайности наблюдаем как раз тот момент, когда свежая порция вещества входит в основание джета, истекающего из черной дыры", - говорит Себастьян Муллер, соавтор второй статьи.

Группа попыталась выяснить, не зарегистрировали ли это мощное выделение энергии другие телескопы, и вскоре обнаружили, что отчетливый сигнал в гамма-лучах был отмечен во время мониторинга с борта спутника Fermi-LAT. Физический процесс, который привел к росту длинноволнового излучения, зафиксированному с ALMA, оказался также причиной резкого возрастания интенсивности излучения объекта до самых высоких энергий, известных во Вселенной.

"Впервые установлена столь отчетливая связь между гамма-излучением и субмиллиметровыми радиоволнами, которые исходят из основания джета, выбрасываемого из черной дыры", -- добавляет Себастьян Муллер.

Эти две наблюдательных работы – только начало исследований с телескопом ALMA джетов из сверхмассивных черных дыр, как близких, так и далеких. Группа Комбе уже исследует с ALMA другие близлежащие активные галактики. Уникальный объект PKS 1830-211, по-видимому, тоже окажется в центре внимания многих будущих работ, выполняемых на ALMA и на других инструментах.