Вчені спостерігають переорієнтацію струменів у чорних дірах «Зірки смерті»

Величезні чорні діри випускають потужні пучки частинок у космос, а потім змінюють свою ціль на нові цілі. Це відкриття, зроблене за допомогою рентгенівської обсерваторії NASA Chandra та Національної радіоастрономічної обсерваторії США (NRAO) Very Long Baseline Array (VLBA) Національного наукового фонду США, показує, який широкомасштабний вплив можуть мати чорні діри на навколишню їх галактику та поза межами.

Команда астрономів спостерігала за 16 надмасивними чорними дірами в галактиках, оточених гарячим газом, які виявив Чандра в рентгенівських променях. Стаття опублікована в The Astrophysical Journal.

Використовуючи радіодані VLBA, вони вивчили напрямки пучків — також відомих як струмені — частинок, випущених на відстані кількох світлових років від чорних дір. Це дає вченим картину того, куди зараз спрямований кожен промінь, якщо дивитися з Землі. Кожна чорна діра випускає два пучки в протилежних напрямках.

Потім команда використала дані Chandra для вивчення пар порожнин або бульбашок у гарячому газі, які у минулому створювалися променями, що виштовхували газ назовні. Розташування великих зовнішніх порожнин вказує напрямок, який ці промені вказували мільйони років тому. Потім дослідники порівняли напрямки радіопроменів із напрямками пар порожнин.

«Ми виявили, що приблизно третина променів тепер спрямована зовсім в інших напрямках, ніж раніше», — сказав Франческо Убертозі з Болонського університету в Італії, який керував дослідженням. «Ці чорні діри «Зірки Смерті» обертаються і вказують на нові цілі, як-от вигадана космічна станція в «Зоряних війнах».

Рентгенівські та радіодані вказують на те, що в деяких випадках промені можуть змінювати напрямок майже на 90 градусів, а також у часових масштабах від мільйона років до кількох десятків мільйонів років.

«Враховуючи, що цим чорним дірам, ймовірно, понад 10 мільярдів років», — сказав співавтор Герріт Шелленбергер з Центру астрофізики Гарвардського та Смітсонівського інститутів (CfA). «Ми вважаємо, що велика зміна напрямку протягом декількох мільйонів років відбувається швидко. Зміна напрямку променів гігантської чорної діри приблизно за мільйон років аналогічна зміні напрямку руху нового лінкора за кілька хвилин».

Вчені вважають, що промені від чорних дір і порожнин, які вони вирізають, відіграють важливу роль у формуванні кількості зірок у їхніх галактиках. Промені перекачують енергію в гарячий газ у галактиці та навколо неї, не даючи йому достатньо охолонути для утворення величезної кількості нових зірок. Якщо промені значно змінюють напрямки, вони можуть загальмувати утворення зірок у набагато більших областях галактики.

«Ці галактики надто далекі, щоб визначити, чи промені чорних дір Зірки Смерті завдають шкоди зіркам і їхнім планетам, але ми впевнені, що вони взагалі перешкоджають утворенню багатьох зірок і планет», — сказав співавтор Юен О’ Салліван, також з CfA.

Одне з найбільших відкритих питань полягає в тому, як ці промені чорних дір обертаються таким чином. Вважається, що напрямок променів від кожної з цих гігантських чорних дір, які, ймовірно, обертаються, збігається з віссю обертання чорної діри, тобто промені спрямовані вздовж лінії, що з’єднує полюси.

Важливим джерелом живлення для цих променів, ймовірно, є речовина в диску, що обертається навколо чорної діри та падає всередину. Вважається, що цей процес змушує промені бути перпендикулярними до диска. Якщо матеріал падає на чорну діру під іншим кутом, не паралельним диску, це може вплинути на напрямок осі обертання чорної діри.

«Цілком можливо, що матеріал, який швидко падає на чорні діри під іншим кутом протягом досить тривалого періоду, буде перетягувати осі їх обертання в іншому напрямку, — сказав співавтор Ян Вртілек, також з CfA, — змушуючи промені спрямовувати в іншому напрямку. .»

Команда також розглянула альтернативні пояснення невідповідності між напрямками радіопроменів і порожнинами. Однією з альтернатив є те, що газ хлюпає в кластері, як вино в келиху, яке обертається по колу. Подібне плескання може бути спричинене зіткненнями між двома скупченнями галактик, які можуть переміщати порожнини.

Однак дослідники знайшли докази плескання як у вирівняних, так і в неправильно вирівняних кластерах, що є аргументом проти можливості того, що плескання спричиняє переміщення порожнин на великі відстані.