Новости в фейсбук

Гигантские рентгеновские пузыри позволили доказать коэволюцию сверхмассивной черной дыры и Галактики

Заведующий отделом звездной астрофизики МГУ академик Анатолий Черепащук в составе международного коллектива под руководством академика Рашида Сюняева зарегистрировал рентгеновское излучение от горячего газа в Галактике и открыл гигантские квазисферические образования, позволяющие разрешить загадку «пузырей Ферми». Открытие доказывает, что сверхмассивная черная дыра в центре Галактики, несмотря на невысокую активность в настоящее время, в прошлом была очень активна. Появились основания считать, что между Галактикой и ее центральной сверхмассивной черной дырой существует сильная форма коэволюции. Результаты работы опубликованы в журнале Nature 9 декабря.

Ученые рассматривают два типа коэволюции (совместной эволюции Галактики и центральной сверхмассивной черной дыры): слабый и сильный. Слабая коэволюция происходит тогда, когда Галактика влияет на активность черной дыры, поставляя ей газ и звезды для аккреции. «Сильная форма коэволюции предполагает не только влияние Галактики на активность черной дыры, но и обратное влияние черной дыры на характеристики Галактики. В этом случае из-за очень сильного увеличения темпа аккреции вещества вокруг черной дыры под действием давления излучения образуется сверхкритический аккреционный диск, из которого вытекает мощный звездный ветер, а также формируются релятивистские коллимированные выбросы — джеты. Этот ветер и джеты влияют на межзвездную среду и темп звездообразования в Галактике», — объяснил автор работы, академик Анатолий Черепащук, заведующий отделом звездной астрофизики ГАИШ МГУ.

Для решения широкого класса астрофизических задач — в частности, чтобы узнать, как эволюционировала Галактика, и лучше понять процессы звездообразования, — в 2019 году под руководством академика Рашида Сюняева была запущена космическая рентгеновская обсерватория «Спектр-Рентген-Гамма». За полтора года она дважды сделала полный рентгеновский обзор всего неба. С помощью рентгеновского телескопа eROSITA зарегистрированы миллионы рентгеновских источников. Восемьдесят процентов из них — это активные ядра галактик, представляющие собой аккрецирующие сверхмассивные черные дыры, остальные двадцать процентов — рентгеновские двойные системы, короны активных звезд, скопления галактик и остатки вспышек сверхновых.

«В работе описано открытие гигантских квазисферических образований (пузырей), излучающих в рентгене и связанных с центром Галактики. Эти пузыри расположены симметрично над галактической плоскостью и под ней, причем их размеры достигают 14 килопарсек, что сравнимо с размерами Галактики (примерно 30 килопарсек). Резкие края этих пузырей отражают бесстолкновительные ударные волны, образовавшиеся при взаимодействии вещества пузырей с межзвездной средой. Открытие этих рентгеновских пузырей позволило разрешить давнюю загадку. Доказано, что знаменитый северный полярный шпур (протяженное газовое образование) является не близким остатком вспышки сверхновой звезды, а частью протяженной, масштаба Галактики, структуры, тесно связанной с „пузырями Ферми“, отрытыми гамма-обсерваторией имени Ферми в 2010 году», — добавил академик Анатолий Черепащук.

Оба вида пузырей (в рентгеновском и гамма-диапазонах), наиболее вероятно, представляют собой результат мощного инжектирования энергии, рождаемой в центре Галактики, где расположена сверхмассивная черная дыра массой 4,3 млн солнечных. Такая активность центральной сверхмассивной черной дыры должна значительно влиять на структуру, энерговыделение и обогащение химическими элементами окологалактической среды.

«Сделанное открытие позволяет заключить, что хотя в настоящее время активность сверхмассивной черной дыры в центре Галактики невелика, в прошлом она, по-видимому, была гораздо сильнее. Таким образом, появились основания считать, что между Галактикой и ее центральной сверхмассивной черной дырой существует сильная форма коэволюции, которая проявляется спорадически», — заключил академик Анатолий Черепащук.