Небачений монстр. Надмасивна чорна діра породила галактичну структуру феноменальних розмірів
Міжнародна група астрофізиків виявила надмасивну чорну діру, яка утворила найбільшу структуру галактичного походження, яку ми коли-небудь бачили.
Реактивні струмені, що викидаються чорною дірою, охоплюють загалом близько 7 мегапарсек простору-часу. Це неймовірні 23 мільйони світлових років від краю до краю (140 Чумацьких шляхів!), що робить його важливою частиною космічного павутиння, що зв’язує Всесвіт.
Вчені назвали цю структуру Порфіріоном, на честь царя гігантів із грецької міфології. і вона охоплює.
«Порфіріон показує, що маленькі та великі речі у Всесвіті тісно пов’язані між собою. Ми спостерігаємо поодиноку чорну діру, яка створює структуру масштабу, подібного до космічних ниток і порожнеч», — пояснює астроном Мартін Оей з Лейденського університету в Нідерландах, один з авторів дослідження, в інтерв'ю ScienceAlert.
Якщо ми зменшимо джети до розмірів Землі і чорної діри відповідно, то розмір чорної діри становитиме 0,2 міліметра. Це розмір амеби або кліща на вашій шкірі, пояснює Оей.
Тож ці гігантські струмені просто неймовірні. Це наче якби одна амеба змогла породити потужний фонтан енергії розміром з усю Землю, міркує вчений.
Як таке можливо?
Що виявили вчені
Результати дослідження групи вчених із Лейденського університету в Нідерландах і Каліфорнійського технологічного інституту опубліковано в журналі Nature.
З одного боку, вчені вже давно бачили, наскільки гігантськими можуть бути джети (реактивні струмені) від чорних дір.
З іншого боку, масштаби цього відкриття приголомшують. У сусідній галактиці Альціонеус є чорні діри з джетами, які простягаються на 16 млн світлових років, але феноменальні 23 млн у нововідкритого феномена вражають ще більше.
І знову змушують замислитися про ті механізми, які формують джети.
Ми знаємо, що при живленні чорної діри частина матеріалу з внутрішнього обода диска, який закручується навколо чорної діри і падає на неї, відводиться і прискорюється вздовж ліній магнітного поля до полюсів. Звідти він викидається в космос у вигляді потужних струменів плазми і магнітного поля, що летять зі значною швидкістю, яка перевищує швидкість світла.
Але звідки беруться настільки великі джети?
По-перше, щоб генерувати такі величезні джети, чорна діра повинна безперервно харчуватися — що має на увазі наявність величезного резервуара матеріалу — протягом приблизно мільярда років, а це не типово.
Хоча, очевидно, не неможливо, адже ми дивимося на отримані результати просто зараз.
Інша річ — довжина струменів. Ми зазираємо на 7,5 мільярда років у минуле, щоб побачити Порфіріон — час, коли міжгалактичний простір був щільнішим, ніж зараз. Що довший джет, то нестабільнішим він стає. А щойно з’являється нестабільність, джет має почати розсипатися.
Як джети Альціони і Порфіріона залишалися стабільними на таких величезних відстанях у просторі-часі, залишається загадкою.
Анатомія космічної павутини
Сусідство двох таких зразків гігантських — і найголовніше, стабільних — джетів може свідчити про те, що вони насправді є нормою для Всесвіту.
Ми думали, що це неможливо, а це нормально — цілком буденна еволюція наших уявлень про те, на що здатен космос.
Але перш ніж зафіксувати такий висновок, із джетами Альціонеуса і Порфиріона потрібно остаточно розібратися.
«І теоретичні розрахунки, і комп’ютерне моделювання джетів, показують, що це — нестабільні структури, — пояснює Оей. — Щойно в них виникають збурення, ці збурення тільки зростають, а не зменшуються».
Зрештою, це невблаганно веде до руйнування джетів. З огляду на те, що джерела «сировини» для них не нескінченні, все це встановлює певні межі для зростання джетів. «Але ми досі не розуміємо, де саме ці межі проходять», — констатує дослідник.
Але вивчення джетів наводить і на інші думки.
Вони можуть дати нам деякі підказки про те, як влаштований Всесвіт.
На думку вчених, у кожну епоху простору-часу існує структура, звана космічною павутиною.
Космічна павутина — це «скелет» нашого Всесвіту, система «ниток», яка своїм гравітаційним впливом визначає рух матерії всередині нього.
Вона складається як зі звичайної, так і темної матерії - загадкового компонента космосу, який науковці ще жодного разу не зуміли побачити.
Фактично гіпотеза про існування темної матерії підтримується за рахунок спостереження за рухом матерії у Всесвіті; тобто має існувати щось, щоб наш світ існував саме в тому вигляді, яким ми його бачимо. Саме цим і є ця загадкова темна матерія, яка нібито існує, але ми її не можемо побачити.
Космічна павутина є найбільшою структурою нашого Всесвіту. У точках переплетення «павутинок» існують скупчення галактик, які збираються навколо космічних порожнин діаметром у мільйони світлових років.
Павутина виглядає як вузли скупчень галактик, де ці нитки зустрічаються, і величезні порожнечі між нитками.
Ось що показують розрахунки параметрів Порфиріона.
Довжина струменів становить приблизно 66% від радіуса порожнечі, в якій Порфиріон перебував у той момент часу.
Це дає змогу припустити, що ці мегаструмені можуть відігравати певну роль у формуванні космічного павутиння.
На думку дослідників, вони можуть бути відповідальні за дивні високі температури, раніше виявлені в порожнечах, і структури магнітного поля, виявлені в них. Ці особливості могли бути створені джетами.
Автори роботи припускають, що чорні діри — досить часте явище в ранньому Всесвіті - за допомогою своїх джетів відігравали важливу роль у формуванні космічного павутиння.
Дослідники також вважають, що навіть у пізніший період часу космос може рясніти такими галактиками.
«Я думаю, що галактики з гігантськими джетами зустрічаються частіше, ніж ми думаємо», — каже Оей.
Чому ж ми тоді їх не виявляємо? Вчений наводить несподіваний аргумент на користь своєї точки зору.
Оей вважає, що гігантські джет-системи стає важче спостерігати, коли вони збільшуються в розмірах. Крім того, їх важче спостерігати в більш далекому Всесвіті.
Тому кількість виявлених гігантських струменів на даний момент обмежена нашими інструментальними можливостями. Щойно в найближчі кілька років інструменти покращаться, я очікую, що буде знайдено набагато більше галактик із гігантськими джетами.
