Из черной дыры в Млечном Пути дует ветер, впервые подтвердили ученые
Черные дыры не только поглощают материю, но и способны выбрасывать часть вещества в виде мощных потоков, называемых галактическими ветрами. Более полувека ученые не могли подтвердить существование такого ветра у Стрельца А* — сверхмассивной черной дыры в центре галактики Млечный Путь, где находится Солнечная система и планета Земля. Астрофизики из Северо-Западного университета (Иллинойс) смогли решить эту задачу — они получили изображение конусообразной полости внутри облака холодного молекулярного газа. Эта область рядом с черной дырой, по их мнению, является следом воздействия ветра. Результаты работы опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Когда материя притягивается к черной дыре, ее скорость возрастает, приближаясь к скорости света. Часть этой материи при этом выталкивается наружу под действием возникающего давления. Подобные явления неоднократно наблюдались у активных галактических ядер, однако обнаружить такие выбросы у Стрельца А* до сих пор не удавалось. Это связано с тем, что черная дыра в центре Млечного Пути поглощает вещества сравнительно медленно, а наблюдения осложняются плотными слоями газа и пыли.
«Чтобы наблюдать нашу собственную черную дыру, нам приходится смотреть через диск нашей галактики. Это означает, что между нами и объектом находятся газ, пыль и ионизированные структуры, через которые чрезвычайно сложно что-либо разглядеть», — рассказала соавтор исследования Елена Мурчикова.
Для анализа ученые использовали данные радиотелескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) в Чили за пять лет. На полученном изображении удалось увидеть распределение холодного газа на расстоянии примерно трех световых лет от Стрельца A*. После применения специальной калибровки, позволившей убрать собственное радиоизлучение черной дыры, исследователи обнаружили внутри облака вытянутую конусообразную полость длиной около трех световых лет.
Ученые пришли к выводу, что эта структура могла сформироваться под воздействием горячего вещества от черной дыры. Такой поток мог либо вытолкнуть холодный газ из этой зоны, либо нагреть его настолько, что он перестал быть видимым.
«Если черная дыра выбрасывает горячее вещество, оно не сможет сосуществовать с холодным газом. Оно либо вытолкнет этот газ, либо нагреет его. А если газ станет слишком горячим, мы просто перестанем его видеть», — отметил соавтор Марк Горски.
Хотя звезды также способны создавать ветры, их энергии недостаточно, чтобы сформировать столь крупную полость.
«Мы подсчитали, сколько энергии потребовалось для образования этой полости. Звезды в этом месте галактики не способны обеспечить такой запас. Следовательно, источник должен находиться в сверхмассивной черной дыре. Более того, по своей форме конус указывает прямо на нее», — отметил Горски.
Чтобы исключить возможность ошибки, ученые сравнили результаты с наблюдениями космической рентгеновской обсерватории Chandra. Рентгеновские изображения подтвердили наличие излучения в той же области, где была обнаружена полость в холодном газе.
Полученные данные показывают: Стрелец A* находится в «спокойном состоянии». Тем не менее обнаруженный ветер нельзя назвать слабым. По оценкам исследователей, он существует уже около 20 тыс. лет.
«Большинство галактик в основном находятся в состоянии, когда они не очень активны. Но наблюдать их мы обычно можем только тогда, когда они проходят стадию «фейерверков». Изучать черные дыры в такие активные периоды очень интересно, однако это не их доминирующее состояние. Стрелец A* наконец дает нам возможность увидеть, как выглядит черная дыра в спокойном состоянии», — утверждала Мурчикова.
