Тихая бездна больше не молчит — чёрная дыра нашей Галактики вышла из спячки

Астрономы впервые нашли убедительные следы ветра, исходящего из сверхмассивной чёрной дыры в центре нашей галактики — Стрельца A* (Sgr A*). Долгое время Млечный Путь казался исключением: тогда как в других галактиках мощные потоки газа вырываются из ядер, наша чёрная дыра оставалась "тихой". Теперь, судя по всему, эта загадка решена.

"Если это правда, то это было бы очень захватывающим открытием, имеющим весьма широкие последствия для центра нашей Галактики", — сказала астрофизик Лия Ханкла из Мэрилендского университета.

Исследование, опубликованное в препринте на arXiv, показывает, что вокруг Стрельца A* образовалась конусообразная область, из которой, как полагают учёные, был "выдут" холодный газ. Это наблюдение указывает на существование горячего ветра — потока ионизированного вещества, выбрасываемого из области вокруг горизонта событий.

Как рождаются ветры чёрных дыр

Когда газ и пыль втягиваются в аккреционный диск вокруг чёрной дыры, они разогреваются до миллионов градусов. Часть этой материи не успевает попасть за горизонт событий — магнитное поле и давление излучения выбрасывают её наружу. Такие ветры могут быть как хаотичными, так и коллимированными в виде узких плазменных джетов, которые устремляются из полюсов чёрной дыры почти со скоростью света.

Подобные выбросы нагревают окружающее пространство и подавляют звездообразование, препятствуя образованию новых звёзд из холодных облаков газа. Но до сих пор следов такого процесса в нашем Галактическом центре не удавалось зафиксировать.

Почему Sgr A* так трудно наблюдать

Центр Млечного Пути скрыт за плотными слоями пыли и газа, через которые оптические телескопы не видят. Даже Event Horizon Telescope, сделавший в 2022 году первое изображение Стрельца A*, не способен различить детали ветров или их структуру — его "взгляд" слишком узок и сфокусирован на самом горизонте событий.

Поэтому исследователи обратились к радиоинтерферометру ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) - 66-антенной системе в Чили, чувствительной к длинноволновому излучению. Она способна "видеть" как горячий ионизированный газ, так и холодные молекулы, излучающие на частотах миллиметрового диапазона.

100 часов наблюдений — и прорыв

Астрофизики Лена Мурчикова и Марк Горски из Северо-Западного университета провели более 100 часов наблюдений за центральной областью галактики, анализируя свечение оксида углерода (CO). Ранее этот газ считали слишком хаотичным индикатором, и его не изучали с 1990-х годов.

Однако новая карта распределения CO показала неожиданную структуру - конусообразный провал в плотности газа. Учёные наложили эти данные на рентгеновские снимки, сделанные обсерваторией "Чандра", и обнаружили совпадение форм. Это значит, что горячий плазменный поток выталкивает холодный газ и при этом испускает рентгеновское излучение.

"Это открытие подтверждает, что наше место во Вселенной не уникально", — отметила Лена Мурчикова, добавив, что теперь предстоит понять, "как именно генерируются эти ветры".

Особенности ветра Стрельца A*

Наблюдения показали, что ветер выходит под углом около 45° к плоскости галактического диска и тянется на три световых года. Этот наклон указывает, что чёрная дыра вращается не в той же ориентации, что и Млечный Путь в целом.

Астрофизики полагают, что ветер состоит из горячей плазмы, движущейся со скоростью в сотни километров в секунду. Его воздействие способно не только очищать пространство вокруг центра галактики, но и влиять на динамику ближайших звёзд и облаков.

Значение открытия

Наличие ветра объясняет, почему наша галактика ведёт себя так же, как другие, и помогает понять эволюцию звёздных ядер. Теперь можно по-новому взглянуть на формирование так называемых "пузырей Ферми" - гигантских структур гамма-излучения, которые тянутся на десятки тысяч световых лет от галактической плоскости. Вероятно, они являются следами прошлых выбросов чёрной дыры.

"Это открытие может стать началом революции в изучении того, как ветры чёрных дыр формируют звездообразование", — считает астрофизик Шобита Сатьяпал из Университета Джорджа Мейсона.

Сравнение: ветры в разных галактиках