Сверхбыстрый ветер черных дыр похож на пули, обнаружил космический телескоп XRISM

Сверхбыстрый ветер, окружающий сверхмассивную черную дыру, — не гладкий и непрерывный, как предполагалось ранее, а скорее напоминает скорострельный поток газовых «пуль». Переносимая этими стремительными сгустками энергия значительно превышает ожидаемую, что дает новые представления о том, как галактики и их центральные черные дыры эволюционируют вместе.

Открытие, о котором рассказывает Nature, было сделано международной исследовательской группой Японского агентства аэрокосмических исследований при участии профессора Кристины Доун из Центра внегалактической астрономии Даремского университета.

Профессор Доун — одна из двух европейских ученых, вошедших при поддержке Европейского космического агентства в состав научной команды японско-американской миссии XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), изучающей горячий плазменный ветер, пронизывающий галактики.

Галактическая загадка

Считается, что в центре каждой галактики находится сверхмассивная черная дыра — объект с массой в миллионы раз больше массы Солнца. Эти черные дыры и их галактики-хозяева эволюционируют вместе в тесной взаимосвязи.

Однако из-за огромной разницы в их размерах и массах точные механизмы этого взаимодействия остаются неясными, что делает совместную эволюцию галактик и черных дыр одной из самых трудных загадок современной астрофизики.

Подсказкой для ее решения могут быть мощные потоки газа — так называемые оттоки или ветры, — которые выбрасываются из областей вокруг черных дыр с чрезвычайно высокими скоростями.

Считается, что эти ветры влияют на совместную эволюцию двумя основными способами:

• регулируя рост черных дыр через обратную связь, которая ограничивает приток вещества;
• внося огромное количество энергии в галактики-хозяева, что потенциально подавляет звездообразование.

Громкое открытие

Ученые проанализировали наблюдения XRISM за квазаром PDS 456. «Дующие» от него ветры, движущиеся со скоростью 20–30% от скорости света, как бы клочковатые — состоят из отдельных энергичных сгустков.

При помощи спектрометра Resolve на борту XRISM галактический ветер разделили на пять отдельных компонентов с разными скоростями. Это стало возможным благодаря высокой спектральной разрешающей способности инструмента.

Это говорит о том, что газ выбрасывается прерывисто, подобно гейзеру, или проходит через разрывы в окружающей межзвездной среде, что ставит под сомнение давние теории совместной эволюции галактик и черных дыр. Энергия, переносимая этими ветрами, более чем в 1000 раз превышает энергию галактических ветров, что кардинально меняет наше понимание их роли.

И если впечатляющую скорость ветров можно попытаться объяснить радиационным давлением или магнитными полями, то их рваная структура стала очередной космической загадкой.