Сверхмассивная черная дыра закручивает канаты плазмы, как космический паук

Подобно чудовищному космическому пауку, далекая сверхмассивная черная дыра закручивает струю плазмы в витой канат и выбрасывает ее с околосветовой скоростью.

Астрономы наблюдали это захватывающее зрелище с помощью сети радиотелескопов, в том числе космического телескопа “Радиоастрон”, объединенных в антенну размером с Землю. В частности, эта сеть была обучена наблюдать сердце далекого блазара под названием 3C 279.

Эти наблюдения представляют собой наиболее детальное изображение астрофизической струи, выходящей из сверхмассивной черной дыры, и демонстрируют сложный, закрученный узор вблизи источника струи. Эта новая картина может поставить под сомнение общепринятые теории, которые в течение 40 лет использовались для объяснения того, как возникают и как эволюционируют эти струи.

Благодаря “Радиоастрону” и сети из двадцати трех радиотелескопов, распределенных по всей Земле, мы получили изображение внутренней части блазара с самым высоким на сегодняшний день разрешением, что позволило нам впервые так детально наблюдать внутреннюю структуру струи”, – говорится в заявлении Антонио Фуэнтеса, руководителя группы и научного сотрудника Института астрофизики Андалусии (IAA-CSIC).

Паутина космического паука длиной 570 световых лет

Блазары, такие как 3C 279, – это яркие сердца галактик, излучающие мощный свет в результате пребывания в них питающейся сверхмассивной черной дыры. Вот что это означает.

Активно питающиеся черные дыры в центрах галактик непрерывно перемешивают вещество, которым они питаются, и это вещество располагается в виде сплющенных пластин газа и пыли вокруг пустот. Эти пластины называются “аккреционными дисками”. В совокупности такие сценарии называются активными галактическими ядрами. Активные галактические ядра часто бывают настолько яркими, что затмевают суммарный свет всех звезд в окружающих их галактиках, стоматология лыткарино.

Но около 10% активных галактических ядер в процессе питания выбрасывают астрофизические джеты. Они известны как квазары, а когда джеты этих квазаров направлены прямо на Землю, они называются блазарами.

Новые наблюдения 3C 279 раскрывают беспрецедентные детали плазменной струи и сверхмассивной черной дыры, находящейся в центре этого блазара. “Впервые мы наблюдаем такие нити так близко к источнику струи, и они рассказывают нам больше о том, как черная дыра формирует плазму”, – сказал в своем заявлении Эдуардо Рос, еще один участник группы и европейский планировщик Глобальной массива мм-VLBI. “Это показывает, как разные телескопы могут выявить различные особенности одного и того же объекта”.

В частности, специалисты обнаружили, что джет состоит как минимум из двух закрученных нитей плазмы, которые простираются на расстояние более 570 световых лет от своего источника. Наблюдения также показали, что плазменные струи не являются прямыми и однородными, они демонстрируют изгибы и повороты, возникающие в результате влияния центральной черной дыры.

Завитки, или спиральные нити, являются результатом нестабильности плазменной струи, что отчасти означает, что прежние теории развития таких струй могут потребовать пересмотра. Это исследование может также пересмотреть наше понимание роли магнитных полей в первоначальном формировании струй с околосветовыми скоростями из активных галактических ядер.

“Один из особенно интригующих аспектов, вытекающих из наших результатов, заключается в том, что они предполагают наличие спирального магнитного поля, которое ограничивает струю”, – отметил в своем заявлении Гуан-Яо Чжао, один из членов группы и ученый из Института радиоастрономии Макса Планка. “Поэтому, возможно, именно магнитное поле, вращающееся по часовой стрелке вокруг струи в 3C 279, направляет и ориентирует плазму струи, движущуюся со скоростью, в 0,997 раза превышающей скорость света”.

Исследование показывает, что еще многое предстоит узнать о блазарах и их струях и что необходимо построить более точные модели процессов, происходящих вокруг питающих сверхмассивных черных дыр. Также подчеркивается важность совершенствования радиотелескопов и разработки методов более детального изображения далеких космических объектов.

“Мы вступаем в совершенно новую область, в которой эти нити могут быть реально связаны с самыми сложными процессами в непосредственной близости от черной дыры, создающей струю”, – сказал Андрей Лобанов, один из членов группы и ученый из Института радиоастрономии Макса Планка, в своем заявлении.