Яскраве як 10 трильйонів Сонць: астрономи виявили потужне виверження чорної діри

Гігантські енергетичні струмені надмасивних чорних дір з раннього Всесвіту стали видні тільки тому, що вони світяться в реліктовому випромінюванні, першому світлі Всесвіту. При цьому кожен струмінь більший за нашу галактику в 3 рази і виходить майже зі швидкістю світла. Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Астрономи провели дослідження двох квазарів із раннього Всесвіту. Квазари — це надмасивні чорні діри, які оточені дуже яскравим аккреційним диском (з нього матерія потрапляє до чорної діри), а тому часто затьмарюють своїм світлом випромінювання всіх зірок у галактиці. При цьому квазари випускають довгі струмені випромінювання та енергії, що виходять перпендикулярно до аккреційного диска.

Астрономи побачили у двох квазарів, які знаходяться на відстані 11,6 і 11,7 млрд світлових років від нас, по одному струменю, кожен з яких має довжину приблизно 300 000 світлових років. Це означає, що кожен струмінь утричі більший за діаметр нашої галактики Чумацький Шлях. При цьому високоенергетичні частинки всередині струменя вилітають зі швидкістю, яка становить від 92% до 98% швидкості світла (швидкість світла — 300 000 км/с).

Надмасивні чорні діри викинули ці струмені, коли Всесвіту було 3 мільярди років, у період, коли галактики та їхні центральні чорні діри росли з величезною швидкістю. Вчені кажуть, що розуміння природи цих квазарів допоможе зрозуміти, як вони впливали на ріст своєї галактики і середовище, в якому вони перебували.

На фотографії можна побачити струмінь квазара J1610+1811, який розташований ближче до нас. Тонка тьмяна фіолетова лінія тягнеться від яскраво-білого ядра квазара до верхнього правого кута, закінчуючись невеликою яскравою плямою.

Другий квазар, під назвою J1405+0415, розташований далі від нас, також має дуже потужний струмінь. Високоенергетичні частинки всередині цього струменя вилітають зі швидкістю, яка становить від 95% до 99% швидкості світла.

Ці струмені чорних дір залишаються видимими протягом мільярдів світлових років і світяться в рентгенівському діапазоні завдяки взаємодії з реліктовим випромінюванням. Це слабке світло від Великого вибуху, яке залишилося після того, як Всесвіт досить охолов, щоб світло зірок уперше змогло вільно переміщатися, що ознаменувало кінець космічних темних віків.

Коли формувалися ці струмені, реліктове випромінювання було набагато щільнішим, ніж сьогодні, заповнюючи простір низькоенергетичними фотонами (частинками світла). У міру того, як електрони в струменях спрямовувалися назовні зі швидкістю, близькою до швидкості світла, вони врізалися в реліктові фотони, що дало змогу струменям світиться в рентгенівському діапазоні. Цей процес робить їх видимими попри їхню близькість до сліпучих ядер квазарів.

Особливо астрономів зацікавив струмінь квазара J1610+1811, який переносить приблизно половину енергії, ніж усе світло, випромінюване матерією, що обертається навколо чорної діри. Розрахунки показують, що ця енергія еквівалентна енергії 10 трильйонів Сонць.

Нове дослідження може допомогти зрозуміти, чому квазари та інші надмасивні чорні діри зростали швидше і ставали величезними в цей період, ніж у будь-який інший момент в історії Всесвіту.

Як уже писав Фокус, учені вважають, що під чорні діри маскуються гіпотетичні проходи крізь простір-час, відомі як червоточини. Тобто деякі чорні діри насправді не є поглиначами матерії, а являють собою портали в інші частини Всесвіту.

На зображенні квазара струмінь показано фіолетовим кольором, але, як уже писав Фокус, вчені кажуть, що насправді фіолетового кольору не існує. Ми його можемо бачити завдяки нашому мозку.