Как просыпаются черные дыры: телескоп «Евклид» показал галактические катастрофы

Ядра галактик «зажигаются» в основном в результате катастрофических событий, пишет Astronomy & Astrophysics. Сообщается, что это удалось выяснить благодаря наблюдениям с помощью новейшей космической обсерватории «Евклид». Она с 2023 года работает в полутора миллионах километров от Земли и ведет полномасштабный обзор небесной сферы. Полученные с помощью этого телескопа изображения отличаются беспрецедентной четкостью.

Напомним, в центре каждой крупной галактики находится сверхмассивная черная дыра. В нашем Млечном Пути она заключает в себе массу более четырех миллионов Солнц, а, например, знаменитая «впервые сфотографированная» в центре М87 — миллиарды Солнц.

Эти две бездны отличаются друг от друга не только массой, но и степенью активности — наша ведет себя довольно спокойно, а ядро М87 «стреляет» гигантскими потоками раскаленной и заряженной плазмы. Они называются релятивистскими струями и возникают в процессе чрезмерно активного поглощения вещества черной дырой: оно «падает» в таких количествах, что черная дыра не может справиться с этими массами, и разгоняемые чудовищными магнитными полями излишки вылетают из окрестностей ее полюсов в две противоположные стороны.

Релятивистская струя от сверхмассивной черной дыры в центре галактики М87Источник: NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Это один из многочисленных примеров активного галактического ядра. Кстати, галактика М87 — эллиптическая и сама по себе огромная, она в 10-15 раз массивнее Млечного Пути. По сложившимся представлениям астрофизиков, такие галактики возникают в результате слияний более мелких, и это примечательная подробность.

Многие из таких активных ядер светятся так ярко, что затмевают собственные галактики. Их называют квазарами — квазизвездными объектами. Это потому, что поначалу астрономы принимали их за яркие звезды. Конечно, сами черные дыры света не выпускают — его излучает поглощаемое вещество.

Ученые пытаются понять, из-за чего эти сверхмассивные черные дыры «просыпаются» и начинают столь бурную деятельность. Такое наблюдают и в галактиках, которые не находятся в процессе слияния, поэтому в этом деле подозревают участие каких-то собственных, внутренних процессов в них.

Квазар 3C 273 в созвездии ДевыИсточник: Hubble ESA

До сих пор разобраться в этом было очень сложно из-за недостаточного количества и качества снимков для анализа. Теперь же в распоряжение астрофизиков поступили миллионы великолепных изображений от телескопа «Евклид». Вручную просматривать и обрабатывать их немыслимо, и здесь на помощь пришел искусственный интеллект: исследователи обучили нейросеть находить квазары и отличать характерные признаки галактических слияний, а потом «показали» ей все собранное от «Евклида».

Оказалось, что в сливающихся галактиках активных центральных черных дыр как минимум вдвое больше, чем в столь же крупных, но «спокойно живущих». Притом именно в переживающих катастрофу галактиках квазары самые яркие. Ученые объяснили, что во время таких аварий хаотичные потоки перемешанного вещества обрушиваются на черные дыры и «кормят» их.

Впрочем, по-прежнему не исключается, что галактическое ядро может вспыхнуть и без драматических событий из-за внутренней нестабильности в окружающих скоплениях материи, но в таком случае оно будет скромным и малозаметным.