Сверхмассивная черная дыра генерирует огромный пузырь

Галактика Messier 87 Фото: Франческо де Гасперина

В центре галактики возникла чёрная дыра - симбиоз этих объектов, их развитие, до сих пор не даёт покоя астрономам. Некоторые черные дыры активно поглощают материю. Удивительно, но не вся она исчезает бесследно, некоторое количество частиц избегает этой участи. Выброшенное вещество образует горячую плазменную струю, которая покидает родную галактику черной дыры почти со скоростью света. Плазма постепенно замедляется, порождая большой и очень тонкий пузырь, который включает в себя всю галактику и ее окружение. 

Для оптических телескопов этот пузырь остаётся невидимым. Однако, как показали последние наблюдения с помощью радиотелескопа LOFAR, его можно обнаружить на низких радиочастотах.

Международная команда астрономов под руководством астрофизического Института Макса Планка сделала с помощью LOFAR один из лучших в мире снимков таких огромных пузырей в диапазоне частот от 20 до 160 мегагерц. "Наше открытие имеет большое значение", сказал Франческо де Гасперин (Francesco de Gasperin), ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysics. "Это убедительно свидетельствует о сильном взаимодействии между сверхмассивной черной дырой, галактикой и ее окружением".

Снимок был сделан во время тестовой фазы телескопа LOFAR и показывает гигантскую эллиптическую галактику Messier 87, находящуюся в центре скопления галактик созвездия Девы. Эта галактика в 2000 раз более массивная, чем Млечный Путь. Внутри её возникла чёрная дыра, одна из самых массивных известных учёным, в шесть миллиардов раз превышающая по массе наше Солнце. Каждые несколько минут эта черная дыра проглатывает материю, количество которой эквивалентно размеру Земли. Часть его преобразуется в излучение, а большая часть в джеты - струи с быстро движущимися частицами, создающими наблюдаемое радиоизлучение.

Сине-белое изображение на снимке в диапазоне видимого света (SDSS), оранжевое создано радиотелескопом LOFAR

Для определения возраста пузыря, авторы исследования использовали также радионаблюдения на других частотах телескопа Very Large Array в Нью-Мексико и 100-метрового радиотелескопа в Эффельсберге, недалеко от Бонна. Ученые обнаружили, что созданные плазменными струями пузыри удивительно молоды: их возраст около 40 миллионов лет - по космическим масштабам времени - только мгновение. Наблюдения на низких частотах не показывают наличия выбросов за пределами довольно резко очерченного пузыря. Это означает, что пузырь не является результатом реликтовой активности, происходившей в далеком прошлом, а постоянно наполняется новыми частицами, которые выбрасываются из черной дыры.

Радиотелескоп LOFAR, спроектированный и построенный в Нидерландах, является совершенно новым инструментом, позволяющим обнаруживать радиоизлучение с длинами волн до 30 метров. Такое длинноволновое излучение создается в результате человеческой деятельности (радиопередач, радарных сигналов или спутниковой связи) и поступает к нам также из космоса, где его излучают экзотические объекты, такие как аккрецирующие черные дыры, вращающиеся нейтронные и сверхновые звезды. Для того, чтобы обнаружить эти волны, LOFAR использует тысячи антенн по всей Европе. Их сигналы объединяет суперкомпьютер в Нидерландах. В секунду появляются 100 гигабит данных различных антенн, которые одновременно анализируются и создают в реальном времени самые подробные изображения из когда-либо сделанных в этом частотном диапазоне.

Международный телескоп LOFAR создан Нидерландскиим институтом радиоастрономии ASTRON и координируется консорциумом, в который входят Нидерланды, Германия, Франция, Великобритания и Швеция.