Как два таинственных объекта, появившиеся из черной дыры, вызвали ожесточенные споры между учеными
Сверхмассивная черная дыра 3C 273, найденная в ходе изучения космических источников радиоволн в 1959 году, является квазаром — сокращением от «квазизвездный объект», потому что свет, излучаемый этими гигантами, достаточно яркий, чтобы его можно было принять за свет звезд.
Хотя сами черные дыры не излучают свет, самые большие из них окружены гигантскими вихрями газа, называемыми аккреционными дисками; когда газ падает в черную дыру с околосветовой скоростью, трение нагревает диск и заставляет его вспыхивать излучением, обычно обнаруживаемым в виде радиоволн.
Квазар 3C 273 — первый идентифицированный квазар. Он также является самым ярким, сияя более чем в 4 триллиона раз ярче земного Солнца, находясь при этом на расстоянии более 2,4 миллиарда световых лет от нас.
На протяжении десятилетий ученые тщательно изучали пылающее ядро черной дыры, однако из-за того, что квазар такой яркий, изучение окружающей галактики, в которой он находится, было почти невозможным. Эта замечательная яркость, по иронии судьбы, оставила ученых в основном в неведении относительно того, как квазары влияют на галактики-хозяева.
Однако исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal, может наконец изменить это.
Странные радиоструктуры
В ходе работы группа исследователей откалибровала радиотелескоп ALMA в Чили, чтобы отделить яркое свечение квазара 3C 273 от света, излучаемого его родительской галактикой. В итоге остались только радиоволны, излучаемые галактикой квазара, что позволило обнаружить две массивные и загадочные радиоструктуры, которых раньше не видели.
Одна структура кажется огромным пятном радиоизлучения, которое окутывает всю галактику, а затем простирается на десятки тысяч световых лет к юго-западу. Этот радиотуман перекрывается второй структурой — гигантской струей энергии, известной как астрофизическая струя, которая также простирается на десятки тысяч световых лет.
Ученые не совсем уверены, как и почему формируются астрофизические джеты. Однако они знают, что джеты обычно 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 ионизированного (электрически заряженного) вещества и движутся со скоростью, близкой к скорости света.
Излучение, испускаемое этими джетами, может казаться ярче или тусклее в зависимости от радиочастоты, на которой они просматриваются, однако большая радиоструктура, окружающая галактику 3C 273, показала одинаковую яркость независимо от ее частоты. По мнению исследователей, это говорит о том, что две радиоструктуры созданы отдельными, не связанными между собой явлениями.
Что это может быть?
После проверки нескольких теорий команда пришла к выводу, что большой «радиотуман» вокруг галактики возникает из-за звездообразующего газообразного водорода, который ионизируется непосредственно самим квазаром. По словам исследователей, это первый случай, когда ионизированный газ простирается на десятки тысяч световых лет вокруг сверхмассивной черной дыры.
Это открытие затрагивает давнюю загадку астрономии: может ли квазар ионизировать столько газа в своей родительской галактике, что это препятствует образованию новых звезд? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи сравнили предполагаемую массу газа галактики с другими галактиками того же типа и размера.
Оказалось, что, хотя квазар ионизировал поистине ошеломляющее количество газа, сделав его бесполезным для создания новых звезд, звездообразование в галактике в целом явно не подавлялось. Это говорит о том, что процветающие, растущие галактики все еще могут существовать с излучающими радиацию квазарами в их центрах.
«Применяя ту же технику к другим квазарам, мы надеемся понять, как развивается галактика посредством взаимодействия с центральным ядром», — пишут ученые в своей статье.