Ветер от черных дыр может влиять на развитие окружающих галактик

Облака газа в далекой галактике все быстрее и быстрее — со скоростью более 10 000 миль в секунду — перемещаются между соседними звездами под воздействием всплесков излучения сверхмассивной черной дыры в центре галактики. Это открытие помогает пролить свет на то, как активные черные дыры могут постоянно формировать свои галактики, стимулируя или подавляя развитие новых звезд.

Группа исследователей под руководством профессора астрономии Университета Висконсин-Мэдисон Кэтрин Герье и недавнего выпускника Роберта Уитли обнаружила ускоряющийся газ, используя многолетние данные, собранные с квазара, особенно яркого и турбулентного типа черной дыры, находящейся в миллиардах световых лет от нас. Они представили свои результаты сегодня на 244-м заседании Американского астрономического общества в Мэдисоне.

Ученые считают, что черные дыры находятся в центре большинства галактик. Квазары — это сверхмассивные черные дыры, окруженные дисками материи, притягиваемыми огромной гравитационной силой черной дыры.

«Материал в этом диске постоянно падает в черную дыру, и трение, вызванное этим притяжением, нагревает диск, делая его очень, очень горячим и очень, очень ярким», — говорит Герье. «Эти квазары действительно светятся, а поскольку существует большой диапазон температур от внутренней части диска до его дальней стороны, их излучение охватывает почти весь электромагнитный спектр».

Благодаря яркому свету квазары почти так же стары, как Вселенная (до 13 миллиардов световых лет от нас), а широкий спектр их излучения делает их особенно полезными для астрономов при изучении ранней Вселенной.

Исследователи использовали более восьми лет наблюдений за квазаром под названием SBS 1408+544, собранных программой Sloan Digital Sky Survey, известной сейчас как Black Hole Mapper Reverberation Mapping Project. Они отслеживали ветры, состоящие из газообразного углерода, улавливая свет пропавшего квазара — свет, который поглощался газом. Но вместо того, чтобы поглощаться именно в той части спектра, которая указывает на углерод, тень с каждым новым взглядом на SBS 1408+544 удалялась все дальше и дальше от дома.

«Этот сдвиг говорит нам о том, что газ движется быстро, и все время быстрее», — говорит Уитли. «Ветер ускоряется, потому что его толкает излучение, исходящее от аккреционного диска».

Ученые, в том числе и Герье, и раньше выдвигали гипотезы о том, что они наблюдали ускоряющиеся ветры из аккреционных дисков черных дыр, но пока это не было подтверждено более чем несколькими наблюдениями. Новые результаты получены на основе около 130 наблюдений SBS 1408+544, проводившихся в течение почти десяти лет, что позволило команде определить увеличение скорости с высокой степенью достоверности.

Ветры, выталкивающие газ из квазара, представляют интерес для астрономов, поскольку позволяют сверхмассивным черным дырам влиять на эволюцию окружающих их галактик.

«Если они достаточно энергичны, то ветры могут распространяться вплоть до родительской галактики, где они могут оказать значительное влияние», — говорит Уитли.

В зависимости от обстоятельств, ветви квазаров могут создавать давление, которое сжимает газ и ускоряет рождение звезды в родительской галактике. Или же они могут вымывать это топливо и препятствовать формированию потенциальной звезды.

«Сверхмассивные черные дыры велики, но они очень крошечные по сравнению со своими галактиками», — говорит Герье. Это не значит, что они не могут «разговаривать» друг с другом, и именно то, как одна из них общается с другой, мы должны будем учитывать при моделировании эффектов этих типов черных дыр».