Астрономи виявили, що блискуча надмасивна чорна діра не виправдовує очікувань. Незважаючи на високий рівень випромінювання і потужні джети, ця гігантська чорна діра не так сильно впливає на своє оточення, як багато її побратимів в інших галактиках.
У дослідженні, результати якого були опубліковані в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, проведеному з використанням даних рентгенівської обсерваторії NASA Chandra, розглядався найближчий до Землі квазар. Відомий як H1821+643, цей квазар розташований на відстані близько 3,4 мільярда світлових років від Землі і розташовується в скупченні галактик. Квазари — це рідкісний і екстремальний клас надмасивних чорних дір, які люто втягують у себе речовину, виробляючи інтенсивне випромінювання й іноді потужні джети.
Більшість надмасивних чорних дір, що зростають, втягують у себе речовину не так швидко, як квазари. Астрономи вивчали вплив цих більш поширених чорних дір, спостерігаючи за ними в центрах скупчень галактик. Регулярні спалахи таких чорних дір не дають охолонути величезній кількості перегрітого газу, в якому вони ув'язнені, що обмежує кількість зірок, що утворюються в галактиках-господарях, і кількість палива, яке прямує до чорної діри. Набагато менше відомо про те, який вплив квазари в скупченнях галактик чинять на своє оточення.
"Ми виявили, що квазар у нашому дослідженні, схоже, відмовився від більшої частини контролю, нав'язаного чорними дірами, які повільніше зростають", — каже Хелен Рассел із Ноттінгемського університету (Велика Британія), яка очолила нове дослідження. "Апетит чорної діри не відповідає її впливу".
Щоб дійти такого висновку, команда використовувала телескоп Chandra для вивчення гарячого газу, яким оповиті H1821+643 та її галактика-господар. Однак яскраве рентгенівське випромінювання від квазара ускладнювало вивчення слабшого рентгенівського випромінювання від гарячого газу.
"Нам довелося ретельно видалити рентгенівські відблиски, щоб виявити вплив чорної діри", — каже співавтор дослідження Пол Нульсен із Центру астрофізики Гарварда і Смітсонівського інституту. "Потім ми побачили, що насправді вона має незначний вплив на своє оточення".
Динаміка газу і майбутні наслідки
Команда виявила, що щільність газу поблизу чорної діри в центрі галактики набагато вища, а температура газу набагато нижча, ніж у більш віддалених областях. Вчені очікують, що гарячий газ поводиться подібним чином, коли джерел енергії мало або немає зовсім — зазвичай це спалахи від чорної діри — щоб не дати гарячому газу охолонути і спрямуватися до центру скупчення.
"Гігантська чорна діра виділяє набагато менше тепла, ніж більшість інших у центрах скупчень галактик", — каже співавторка роботи Люсі Клевс із Відкритого університету Великої Британії, — "Це дає змогу гарячому газу швидко охолоджуватися й утворювати нові зірки, а також слугувати джерелом палива для чорної діри".
Дослідники визначили, що гарячий газ, еквівалентний приблизно в 3 000 разів більшій масі Сонця за рік, остигає до такої міри, що його вже не видно в рентгенівських променях. Таке швидке охолодження може легко забезпечити достатню кількість матеріалу для 120 сонячних мас нових зірок, що щороку утворюються в галактиці-господарі, і 40 сонячних мас, які щорічно поглинаються чорною дірою.
Команда також розглянула можливість того, що випромінювання квазара безпосередньо викликає охолодження гарячого газу скупчення. У цьому разі фотони світла від квазара стикаються з електронами в гарячому газі, внаслідок чого фотони стають енергійнішими, а електрони втрачають енергію і остигають. Дослідження команди показало, що цей тип охолодження, ймовірно, має місце в кластері, що містить H1821+643, але він занадто слабкий, щоб пояснити велику кількість спостережуваного охолодження газу.
"Хоча ця чорна діра, можливо, не справляється зі своїм завданням, не перекачуючи тепло в навколишнє середовище, поточний стан справ, найімовірніше, не буде тривати вічно", — говорить співавтор дослідження Томас Брабен із Ноттінгемського університету. Зрештою, швидке споживання палива чорною дірою має збільшити потужність її струменів і сильно нагріти газ". Тоді зростання чорної діри та її галактики різко сповільниться".
