Вокруг самого яркого из когда-либо обнаруженных квазаров обнаружены загадочные радиоструктуры

Астрономы обнаружили два больших загадочных объекта, вырывающиеся из самой яркой черной дыры в известной Вселенной.

Сверхмассивная черная дыра 3C 273, обнаруженная в 1959 году в ходе исследования источников космических радиоволн, является квазаром - сокращение от "квазизвездный объект", поскольку свет, излучаемый этими чудовищами, достаточно ярок, чтобы быть принятым за свет звезды.

Хотя сами черные дыры не излучают свет, самые крупные из них окружены гигантскими вихрями газа, называемыми аккреционными дисками; когда газ падает в черную дыру со скоростью, близкой к световой, трение нагревает диск и заставляет его излучать - обычно это обнаруживается в виде радиоволн.

Квазар 3C 273 - первый квазар из когда-либо обнаруженных. Он также является самым ярким, светит более чем в 4 триллиона раз ярче земного Солнца, находясь на расстоянии более 2,4 миллиарда световых лет.

На протяжении десятилетий ученые активно изучали пылающее ядро черной дыры, однако из-за того, что квазар настолько ярок, изучить окружающую его галактику было практически невозможно. Эта поразительная яркость, по иронии судьбы, оставила ученых в неведении относительно того, как квазары влияют на галактики, в которых они находятся.

Теперь новое исследование, опубликованное 28 апреля в журнале Astrophysical Journal, может, наконец, изменить эту ситуацию.

В исследовании группа ученых откалибровала радиотелескоп Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) в Чили, чтобы отделить сияние квазара 3C 273 от света, излучаемого его галактикой-хозяином.

В результате остались только радиоволны, излучаемые галактикой квазара, которые открыли две массивные и загадочные радиоструктуры, никогда ранее не наблюдавшиеся.

Одна структура выглядит как огромное пятно радиоизлучения, которое окутывает всю галактику, а затем простирается на десятки тысяч световых лет к юго-западу. Этот радиотуман перекрывается со второй структурой - гигантской струей энергии, известной как астрофизическая струя, которая также простирается на десятки тысяч световых лет.

Ученые точно не знают, как и почему образуются астрофизические струи. Однако они знают, что джеты часто наблюдаются вокруг квазаров и других сверхмассивных черных дыр и, вероятно, возникают в результате взаимодействия между черной дырой и ее пыльным аккреционным диском. Джеты обычно состоят из ионизированной (электрически заряженной) материи и движутся со скоростью, близкой к световой.

Излучение, испускаемое этими струями, может казаться ярче или тусклее в зависимости от радиочастоты, на которой они наблюдаются - однако большая радиоструктура, окружающая галактику 3C 273, демонстрировала равномерную яркость независимо от частоты. По мнению исследователей, это говорит о том, что две радиоструктуры созданы отдельными, не связанными друг с другом явлениями.

Проверив несколько теорий, команда пришла к выводу, что большая радиотуманность вокруг галактики исходит от звездообразующего водородного газа, который ионизируется непосредственно самим квазаром. По словам исследователей, это первый случай, когда ионизированный газ был замечен на десятки тысяч световых лет вокруг сверхмассивной черной дыры.

Это открытие затрагивает давнюю загадку астрономии: Может ли квазар ионизировать так много газа в своей галактике, что это препятствует образованию новых звезд? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи сравнили предполагаемую массу газа в галактике с другими галактиками того же типа и размера.

Они обнаружили, что, хотя квазар ионизировал поистине умопомрачительное количество газа, сделав его бесполезным для образования новых звезд, в целом в галактике не наблюдается заметного подавления звездообразования. Это говорит о том, что процветающие, растущие галактики могут существовать и при наличии в их центрах радиационно опасных квазаров.

"Это открытие открывает новый путь к изучению проблем, которые ранее решались с помощью наблюдений в оптическом свете", - сказал в своем заявлении ведущий автор исследования Шинья Комуги, доцент Университета Когакуин в Токио.

"Применяя ту же технику к другим квазарам, мы рассчитываем понять, как галактика развивается благодаря взаимодействию с центральным ядром".

Подпись к верхнему изображению: Квазар 3C 273, наблюдаемый с помощью космического телескопа Хаббл (слева) и радиотелескопа ALMA (справа). Большой слабый радиообъект показан сине-белым цветом, а яркая энергетическая струя - оранжевым.