Чёрные дыры могут влиять на всю галактику

Международная исследовательская группа, которую возглавлял Франческо Томбези из Центра космических полётов НАСА им. Годдарда (США), обнаружила новую разновидность потоков, производимых чёрными дырами, которая в достаточной мере мощна и встречается весьма часто, чтобы объяснить странную связь между массой чёрных дыр в центрах галактик и скоростью звёзд в их балджах.

В центре большинства крупных галактик находится чёрная дыра, масса которой превышает солнечную в миллионы раз. И те галактики, где чёрные дыры ещё больше, имеют к тому же балджи с особенно скоростными звёздами. Возможно, существует некий механизм влияния чёрной дыры на процессы звездообразования в галактиках. Но какой именно?

Активные чёрные дыры растут путём постепенного поглощения окружающего их диска, который состоит из газа, нагретого до миллионов градусов. Диск, в свою очередь, лежит внутри области энергетических частиц. Хотя и диск, и охватывающая его область являются сильными рентгеновскими источниками, их выбросы не могут повлиять на всю галактику. Выбросы вещества, происходящие время от времени близ внутреннего края диска, даром что обладают почти половиной скорости света, чересчур узконаправленны и расходуют энергию слишком быстро, не долетая до областей звездообразования.

Но данные, собранные за последнее десятилетие, говорят о том, что от внимания астрономов до сих пор ускользала одна из разновидностей таких выбросов. Рентгеновские наблюдения в спектре флуоресцирующего железа показали, что часть излучения поглощается. Это означает, что перед рентгеновским источником располагаются облака более прохладного газа. Более того, поглощённые спектральные линии вытесняются со своих нормальных позиций более короткими длинами волн, а это означает, что облака движутся по направлению к наблюдателю.

В двух предыдущих работах г-н Томбези и его коллеги показали, что эти облака представляют собой особый тип исходящего потока, который получил условное обозначение ультрабыстрого (ultra-fast outflows, UFOs). На этот раз исследователи провели наблюдение 42 близлежащих активных галактик с помощью европейского космического телескопа XMM-Newton. Галактики были выбраны из каталога All-Sky Slew Survey, составленного НАСА на основании данных спутника Rossi X-ray Timing Explorer. Все они расположены от нас не дальше, чем в 1,3 млрд световых лет.

Потоки обнаружены в 40% выборки, то есть это общая черта галактик с массивными чёрными дырами. В среднем расстояние между облаками и центральными чёрными дырами составляло менее одной десятой светового года. Средняя скорость облаков — около 14% световой, и исследователи полагают, что количество вещества, выбрасываемого этими джетами, приближается к одной солнечной в год, что сопоставимо со скоростью аккреции этих чёрных дыр.

Одним словом, UFOs медленнее адронных струй, но быстрее и мощнее прочих видов галактических течений. Они вполне способны довести «послание» чёрной дыры до сведения всей галактики.

Подобные джеты лишают сверхмассивную чёрную дыру значительного количества материала и тем самым замедляют её рост. В то же время UFOs могут «выдувать» газ из областей звездообразования в балдже, что как раз и объясняет ту связь, с упоминания которой началась эта заметка.

Астрономы с нетерпением ожидают намеченного на 2014 год запуска японского рентгеновского космического телескопа Astro-H, который способен многое прояснить в том числе и относительно UFOs.