Черная дыра, кажется, всегда бросает вызов нашему представлению и пониманию космоса, поэтому, наверное, не удивительно, что сверхмассивные черные дыры по последним данным могут быть еще более мощными и выбрасывать более свирепые струи газа. Правда, это новое открытие вступает в противоречие с тем, что предполагали астрономы на протяжении десятков лет, но, с другой стороны, помогает решить загадку — почему некоторые черные дыры не имеют струй.
Мощный поток струится из огромного диска, который вращается вокруг многих сверхмассивных черных дыр. Черная дыра может вращаться либо в том же направлении, что и диск (тогда мы называем ее — “проградная” черная дыра), или против (“ретроградная” черная дыра). На протяжении десятилетий астрономы считали, что чем быстрее вращение черной дыры, тем более мощнее струя. Но были некоторые проблемы с этой моделью «вращающейся парадигмы». Например, некоторые проградные черные дыры были обнаружены без каких-либо струй.
Астрофизик Дэвид Гарофало (David Garofalo) и его коллеги изучали движение черных дыр несколько лет, и в предыдущих работах, предложили, что ретроградные черные дыры выбрасывают наиболее мощные струи, а проградные — слабые, или вовсе не имеют струй.
Новое исследование этой команды связывает их теорию с наблюдениями галактик во времени, или на различных расстояниях от Земли. Они наблюдали и за «радио-громкими» галактиками со струями, и за «радио-тихими» галактиками со слабыми струями (или без них). Термин «радио» применяется на основе того факта, что именно эти струи выбрасывают пучки света, в основном, в виде радиоволн.
Результаты показали, что более отдаленные “радио-громкие” галактики двигаются на большей скорости от ретроградной черной дыры, в то время как относительно близкие радио-тихие объекты имеют проградные черные дыры. Следуя исследованию команды, сверхмассивные черные дыры эволюционируют с течением времени от ретроградной к проградному состоянию.
«Эта новая модель также решает парадокс в старой парадигме вращения», – сказал Дэвид Мейер (David Meier), астрофизик из JPL, не участвующий в исследовании. «Теперь все прекрасно ставится на свое место».
Ученые говорят, что отдаленные черные дыры выстреливают более мощными струями, поскольку существует пространство между черной дырой и внутренним краем орбитального диска. Этот разрыв дает более широкие возможности для наращивания магнитных полей, что питает струю — эта идея известна как гипотеза Рейнольдса (астрофизик Крис Рейнолдс (Chris Reynolds) из Университета Мэриленда, Колледж Парк).
«Если вы представите себе картину, что попытаетесь быть ближе к вентилятору, то поймете, что движение в том же направлении вращения вентилятора, как бы легче», – говорит Гарофало. «Тот же принцип работает в этих черных дырах. Материя движущаяся по кругу вокруг них в диске, будет ближе к тем, которые вращаются в том же самом направлении, по сравнению с теми, которые вращаются в обратном направлении».
Струи и ветры играют ключевую роль в формировании судьбы галактики. Некоторые исследования показывают, что струя может замедлить и даже предотвратить формирование звезд не только в самой галактике, но и в других близлежащих галактиках.
«Струи транспортируют огромное количество энергии к окраине галактики, вытесняют большие объемы межгалактического газа, а также выступать в качестве обратной связи между самим центром галактики и крупномасштабной окружающей средой», – говорит член команды Рита М. Самбруна (Rita M. Sambruna) из Goddard Space Flight Center. «Понимание их происхождения вызывает наибольший интерес в современной астрофизике».
Статья была опубликована командой исследователей 27 мая.
Источник: JPL