Галактические скопления, гигантские структуры Вселенной, представляют собой конгломераты галактик, горячего газа и темной материи, которые удерживаются вместе под действием гравитации. В их центрах обычно бывает одна гигантская галактика. Здесь рождается мало звезд, так как их формирование идет значительно медленнее, чем в большинстве таких объектов, включая наш Млечный путь.
Центральная галактика кластера содержит сверхмассивную черную дыру, превышающую в тысячу раз массу той, что находится в сердце нашей Галактики. Если нет вспышек от черной дыры, большие объемы горячего газа должны остывать и создавать звезды в высоком темпе. Обычно центральная черная дыра действует как термостат, предотвращая быстрое охлаждение окружающего горячего газа и противодействуя звездообразованию.
Скопление галактик Феникс
Новые данные более подробно показывают, как скопление Феникс (SPT-CLJ2344-4243) противоречит этой тенденции. В 2012 году ученые объявили, что оно показало самый высокий уровень охлаждения горячего газа и звездообразования, когда-либо замеченные в центре галактического скопления. Это мощнейший источник рентгеновских лучей, испускаемых всеми известными кластерами. В центре скопления скорость охлаждения газа также самая большая из когда-либо зафиксированных.
Новые наблюдения скопления SPT-CLJ2344-4243 в оптическом, рентгеновском и ультрафиолетовом световых диапазонах проводились рентгеновской обсерваторией Чандра, космическим телескопом Хаббл, телескопом Клей-Магеллан, расположенным в Чили. Оптические данные последнего выявили идущие из центра кластера узкие нити, где образуются звезды. Эти массивные космические филаменты, состоящие из газа и пыли, большинство из которых ранее никогда не были замечены, простираются на 160-330 тысяч световых лет, что превышает всю широту Млечного пути. Это делает их самыми обширными нитями из когда-либо встречавшихся астрономам в скоплении галактик.
Филаменты окружают большие полости в горячем газе - регионы с сильно ослабленным рентгеновским излучением, которые видны на составном изображении (рентгеновские данные телескопа Чандра - синим, а оптические данные Хаббла (красным, зеленым и голубым). Астрономы считают, что рентгеновские пустоты были вырезаны из окружающего газа мощными струями высокоэнергетических частиц, испускаемых из центра галактического скопления окрестностями сверхмассивной черной дыры.
Когда вихрь материи устремляется в черную дыру, высвобождается огромное количество гравитационной энергии. Радио- и рентгеновские данные наблюдений сверхмассивных черных дыр, проводившихся в других скоплениях галактик, говорят что большая часть этой энергии исходит в виде джетов (струй) вспышек, которые могут длиться миллионы лет. Наблюдаемый размер рентгеновских полостей показывает, что всплеск, который создал пустоту в SPT- CLJ2344-4243, был самым мощным из зарегистрированных когда-либо.
Радио- и оптическое изображение скопления Феникс
Однако центральная черная дыра скопления Финикс страдает своего рода кризисом идентичности, демонстрируя свойства "квазаров" - очень ярких объектов, возникающих из попадающего в сверхмассивную черную дыру вещества - и "радиогалактик", содержащих струи высокоэнергетических частиц, которые сияют в радиоволнах и также приводятся в действие гигантскими черными дырами. Половина энергии исходит из черной дыры джетами (радиорежим), а другая - в виде оптического, рентгеновского и ультрафиолетового излучения, зародившегося в аккреционном диске (режим квазара). Астрономы выдвигают гипотезу, что черная дыра может переключаться между этими двумя состояниями.
Рентгеновские пустоты, расположенные дальше от центра кластера, так называемые "внешние полости", представляют доказательства сильных вспышек, порождавшихся центральной черной дырой около ста млн лет назад. Возможно, черная дыра была тогда в радиорежиме со всплесками, перешла в режим квазара, а затем вернулась назад в режим радио. Считается, что быстрое охлаждение произошло в промежутке между этими вспышками, вызвав звездообразование в клубках и нитях по всей центральной галактике с годовой скоростью приблизительно 610 солнечных масс. Для сравнения: в Млечном Пути ежегодно формируется только две-три новых звезды.
Необычные свойства системы скопления Феникс позволяют найти новые решения различных астрофизических проблем, включая звездообразование, рост галактик и черных дыр. С их помощью ученые смогут понять совместную эволюцию черных дыр и окружающей их среды.
Источник:
Комментариев нет:
Отправить комментарий