13 млрд лет назад. Ученые обнаружили гигантский космический шторм, вызванный черной дырой

Это самый ранний из наблюдаемых на сегодняшний день примеров такого ветра и явный признак того, что огромные черные дыры оказывают сильное влияние на рост галактик с самого раннего периода истории Вселенной, сообщает Phys.org

В центре многих больших галактик скрывается сверхмассивная черная дыра, которая в миллионы или миллиарды раз массивнее Солнца. Масса черной дыры примерно пропорциональна массе центральной области (выпуклости) галактики в близлежащей Вселенной. На первый взгляд это может показаться очевидным, но на самом деле это очень странно. Причина в том, что размеры галактик и черных дыр различаются примерно на 10 раз. Основываясь на этой пропорциональной зависимости между массами двух очень разных по размеру объектов, астрономы полагают, что галактики и черные дыры росли и развивались вместе (это называется коэволюция) в результате какого-то физического взаимодействия.

Галактический ветер может обеспечить такое физическое взаимодействие между черными дырами и галактиками. Сверхмассивная черная дыра поглощает большое количество вещества. Когда эта материя начинает двигаться с высокой скоростью из-за гравитации черной дыры, она излучает сильную энергию, которая может выталкивать окружающую материю наружу. Так создается галактический ветер.

"Вопрос в том, когда во Вселенной возникли галактические ветры?", — говорит Такума Идзуми из Национальной астрономической обсерватории Японии. "Это важный вопрос, потому что он связан с важной проблемой астрономии: как галактики и сверхмассивные черные дыры эволюционировали вместе?"

Ученые сначала использовали телескоп Subaru для поиска сверхмассивных черных дыр. Они обнаружили более 100 галактик со сверхмассивными черными дырами во Вселенной, которым более 13 миллиардов лет.

Затем ученые использовали телескопы ALMA для исследования движения газа в родительских галактиках черных дыр. Они наблюдали за галактикой HSC J124353.93 + 010038.5 (далее J1243 + 0100), обнаруженной телескопом Subaru, и зафиксировали радиоволны, излучаемые пылью и ионами углерода в галактике.

Детальный анализ показал, что в J1243 + 0100 есть высокоскоростной газовый поток, движущийся со скоростью 500 км в секунду. У этого газового потока достаточно энергии, чтобы оттолкнуть звездное вещество в галактике и остановить активность звездообразования. Газовый поток, обнаруженный в этом исследовании, действительно является галактическим ветром, и это самый старый наблюдаемый пример галактики с огромным ветром галактических размеров.

Ученые также измерили движение спокойного газа в J1243 + 0100 и оценили массу выпуклости галактики, основываясь на ее гравитационном балансе, примерно в 30 миллиардов раз больше массы Солнца. Масса сверхмассивной черной дыры в галактике, оцененная другим методом, составила около 1% от этой массы. Отношение масс выпуклости к сверхмассивной черной дыре в этой галактике почти идентично соотношению масс черных дыр и галактик в современной Вселенной. Это означает, что коэволюция сверхмассивных черных дыр и галактик происходила менее чем через миллиард лет после рождения Вселенной.

"Наши наблюдения подтверждают недавнее высокоточное компьютерное моделирование, которое предсказало, что коэволюционные отношения существовали даже примерно 13 миллиардов лет назад", — говорит Изуми. "Мы планируем наблюдать за большим количеством таких объектов в будущем и надеемся выяснить, является ли изначальная коэволюция, наблюдаемая в этом объекте, точной картиной характерной для вселенной в то время".

Напоминаем, ученые утверждают, что сверхмассивные черные дыры влияют на эволюцию Вселенной. Черные дыры такие большие и мощные, что излучаемая ими энергия, может определять ландшафт звездных колыбелей и "звездных кладбищ" в окружающих их соседних галактиках.