Как чёрные дыры могут формировать галактики

Многие годы астрономам известно, что сверхмассивная чёрная дыра растёт параллельно со своей галактикой. И долгое время предполагалось, что материя, выдуваемая от чёрной дыры – противоположная доле материи, впадающей внутрь неё – изменяет развитие своей родной галактики.

Главный вопрос – откуда берётся энергия для такого “обратного эффекта чёрной дыры”. Известно, что мощные релятивистские струи, вырывающиеся из самых крупных сверхмассивных чёрных дыр в больших центральных галактиках в скоплениях, таких как Персей, формируют свои родные галактики. Но это редкость. Как насчёт менее мощных, менее сфокусированных галактических ветров, которые должны быть более распространены?

“Мы больше заинтересованы в том, чтобы увидеть, что сверхмассивная чёрная дыра средних размеров может сделать со своей галактикой, речь идёт о самых больших галактиках”, - объяснил Дэн Эванс из Массачусетского технологического института (MIT).

Используя космическую обсерваторию Чандра, Эванс и его коллеги на протяжении пяти лет наблюдали NGC 1068, одну из ближайших и ярчайших галактик, в которой содержится быстро растущая сверхмассивная чёрная дыра. Эта чёрная дыра всего в два раза массивнее той, что находится в центре нашей галактики, это считается достаточно средним размером.

Рентгеновские снимки и спектральные данные, полученные с помощью спектрометра HETG на борту телескопа Чандра, показали, что из центра NGC 1068 исходят мощные ветра со скоростью более полутора миллионов километров в час. Этот ветер, вероятно, вырабатывается при ускорении и нагревании окружающего газа, который в вихревом потоке движется в направлении чёрной дыры. Часть газа втягивается внутрь чёрной дыры, но некоторая часть его разгоняется. Высокоэнергетические рентгеновские лучи, вырабатываемые газом вблизи чёрной дыры, нагревают исходящий газ, заставляя его светиться на низком уровне рентгеновского излучения.

Данное исследование Эванса и его коллег представляет первое рентгеновское наблюдение, которое достаточно глубокое для создания высококачественной карты конусообразной области, освещаемой чёрной дырой и её ветрами. Объединив измерения скорости облаков с рассчитанной плотностью газа, Эванс совместно с коллегами показал, что каждый год на огромные расстояния отправляется в несколько раз больше массы солнца, приблизительно на 3 000 световых лет от чёрной дыры. Ветер может нести достаточно энергии, чтобы нагреть окружающий газ и приостановить дополнительное формирование звёзд.

В будущем наша собственная галактика может испытать подобную активность, которая поможет остановить рост новых звёзд в центральной области Млечного Пути, отметил Эванс.

Составное изображение NGC 1068. Рентгеновские данные телескопа Чандра показаны красным, оптические данные космического телескопа Хаббл – зелёным, радиоданные Очень Большого Массива (VLA) – голубым. (Фото: NASA/CXC/ MIT/C.Canizares, D.Evans et al), Optical (NASA/STScI), Radio (NSF/ NRAO/VLA)