13 млрд років тому. Вчені зафіксували гігантський космічний шторм, викликаний чорною дірою

Це найбільш ранній зі спостережуваних на сьогоднішній день прикладів такого вітру й очевидна ознака того, що величезні чорні діри чинять сильний вплив на зростання галактик із найбільш раннього періоду історії Всесвіту, повідомляє Phys.org.

У центрі багатьох великих галактик ховається надмасивна чорна діра, яка в мільйони чи мільярди разів масивніша, ніж Сонце. Маса чорної діри приблизно пропорційна масі центральної частини (опуклості) галактики в довколишньому Всесвіті. На перший погляд це може здатися очевидним, але насправді це дуже дивно. Причина в тому, що розміри галактик і чорних дір розрізняються приблизно на 10 разів. Ґрунтуючись на цій пропорційній залежності між масами двох дуже різних за розміром об'єктів, астрономи вважають, що галактики та чорні діри росли і розвивалися разом (це називається коеволюція) унаслідок якоїсь фізичної взаємодії.

Галактичний вітер може забезпечити таку фізичну взаємодію між чорними дірами та галактиками. Надмасивна чорна діра поглинає велику кількість речовини. Коли ця матерія починає рухатися з високою швидкістю через гравітацію чорної діри, вона випромінює сильну енергію, яка може виштовхувати навколишню матерію назовні. Так створюється галактичний вітер.

"Питання в тому, коли у Всесвіті виникли галактичні вітри?" — каже Такума Ідзумі з Національної астрономічної обсерваторії Японії. "Це важливе питання, тому що воно пов'язане з важливою проблемою астрономії: як галактики і надмасивні чорні діри еволюціонували разом?".

Вчені спочатку використовували телескоп Subaru для пошуку надмасивних чорних дір. Вони зафіксували понад 100 галактик із надмасивними чорними дірами у Всесвіті, яким понад 13 мільярдів років.

Потім вчені використовували телескопи ALMA для дослідження руху газу в батьківських галактиках чорних дір. Вони спостерігали за галактикою HSC J124353.93 + 010038.5 (далі J1243 + 0100), зафіксованою телескопом Subaru, і зафіксували радіохвилі, які випромінюються пилом та іонами вуглецю в галактиці.

Детальний аналіз показав, що в J1243 + 0100 є високошвидкісний газовий потік, що рухається зі швидкістю 500 км на секунду. У цього газового потоку достатньо енергії, щоб відштовхнути зоряну речовину в галактиці та зупинити активність зореутворення. Газовий потік, зафіксований в цьому дослідженні, дійсно є галактичним вітром, і це найстаріший спостережуваний приклад галактики з величезним вітром галактичних розмірів.

Учені також виміряли рух спокійного газу в J1243 + 0100 та оцінили масу опуклості галактики, ґрунтуючись на її гравітаційному балансі, приблизно в 30 мільярдів разів більше маси Сонця. Маса надмасивної чорної діри в галактиці, оцінена іншим методом, склала приблизно 1% від цієї маси. Ставлення мас опуклості до надмасивної чорної діри в цій галактиці майже ідентичне співвідношенню мас чорних дір і галактик у сучасному Всесвіті. Це означає, що коеволюція надмасивних чорних дір і галактик відбувалася менш ніж через мільярд років після народження Всесвіту.

"Наші спостереження підтверджують нещодавнє високоточне комп'ютерне моделювання, яке передбачило, що коеволюційні відносини існували навіть приблизно 13 мільярдів років тому", — говорить Ізумі. "Ми плануємо спостерігати за великою кількістю таких об'єктів у майбутньому та сподіваємося з'ясувати, чи є початкова коеволюція, яка спостерігається в цьому об'єкті, точною картиною характерною для всесвіту в той час".

Нагадуємо, вчені стверджують, що надмасивні чорні діри впливають на еволюцію Всесвіту. Чорні діри такі великі й потужні, що енергія, яка випромінюється ними, може визначати ландшафт зіркових колисок і "зіркових кладовищ" у навколишніх сусідніх галактиках.