"Мы не знаем, что происходит, но это невероятно!"

 

Научный релиз esahubble.org, 26 сентября 2024 года

Астрономы, использующие космический телескоп Hubble NASA/ESA, неожиданно обнаружили, что джет, исходящий от сверхмассивной черной дыры в центре огромной галактики, как будто вызывает вспышки звезд вдоль своей траектории. Эти звезды, называемые новыми, не находятся внутри самого потока, но, видимо, расположены в опасной близости к нему.

Это открытие ставит исследователей в тупик. "Мы не знаем, что происходит, но это невероятно захватывающее открытие", — говорит ведущий автор исследования Алек Лессинг из Стэнфордского университета. "Это означает, что в нашем понимании взаимодействия джетов черных дыр с окружающей средой чего-то не хватает."

Новая вспышка происходит в двойной звездной системе, где стареющая, раздутая обычная звезда сбрасывает водород на выгоревший белый карлик — звезду-компаньона. Когда на поверхности карлика накапливается слой водорода глубиной в милю, этот слой взрывается, как гигантская ядерная бомба. Белый карлик не разрушается при взрыве новой, который выбрасывает его поверхностный слой, после чего звезда вновь начинает перекачивать топливо от своей звезды-компаньона, и цикл вспышек новой начинается снова.

Hubble обнаружил вдвое больше вспышек новых вблизи джета, чем в других частях гигантской галактики за период наблюдения. Джет исходит от центральной черной дыры, масса которой составляет 6,5 миллиардов масс Солнца, окруженной диском из вращающегося вещества. Черная дыра, поглощая падающее вещество, запускает поток плазмы длиной 3000 световых лет, который мчится через космос почти со скоростью света. Все, что попадает в этот энергетический луч, было бы уничтожено. Но, согласно новым данным телескопа Hubble, даже близость к этому жгучему потоку оказывается рискованной.

Открытие того, что в два раза больше новых наблюдается возле джета, предполагает, что либо в два раза больше двойных звездных систем, образующих новые, находятся вблизи джета, либо эти системы вспыхивают в два раза чаще, чем аналогичные системы в других частях галактики.

"Джет каким-то образом влияет на звездные системы, которые оказываются в его окружении. Возможно, джет словно сдвигает водородное топливо на белые карлики, заставляя их вспыхивать чаще", — говорит Лессинг. "Но не ясно, идет ли речь о физическом воздействии. Это может быть эффект давления света, исходящего от джета. Когда водород поступает быстрее, вспышки происходят чаще. Возможно, что-то удваивает скорость переноса массы на белые карлики рядом с джетом." Другая идея, которую рассматривали исследователи, заключается в том, что джет нагревает звезду-компаньона, заставляя ее выделять больше водорода на карлик. Однако ученые рассчитали, что это нагревание недостаточно велико, чтобы вызвать такой эффект.

"Мы не первые, кто отметил, что в окрестностях джета M87 происходит что-то необычное", — сказал соавтор исследования Майкл Шара из Американского музея естественной истории в Нью-Йорке. "Но Hubble показал эту активность с гораздо большим количеством примеров и статистической значимостью, чем когда-либо прежде."

Вскоре после запуска телескопа Hubble в 1990 году астрономы использовали его первую камеру для наблюдения слабых объектов (FOC), чтобы заглянуть в центр M87, где скрывается монструозная черная дыра. Они заметили, что вблизи черной дыры происходят необычные явления. Почти каждый раз, когда Hubble смотрел туда, астрономы наблюдали голубоватые "временные события", которые могли быть свидетельством вспышек новых, словно вспышки фотокамер от ближайших папарацци. Но угол обзора FOC был настолько узким, что астрономы не могли взглянуть за пределы джета, чтобы сравнить его с окружающей областью. Результаты оставались загадкой почти два десятилетия.

Убедительные доказательства влияния джета на звезды галактики-хозяйки были собраны за девятимесячный период, когда телескоп Hubble использовал более новые камеры с широким углом обзора для подсчета вспыхивающих новых. Это стало вызовом для графика наблюдений телескопа, так как необходимо было возвращаться к M87 точно каждые пять дней для очередного снимка. Совокупность всех изображений M87 привела к созданию самых глубоких снимков этой галактики, которые когда-либо были сделаны.

Hubble обнаружил 94 новых в той трети галактики M87, которую могла охватить его камера. "Мы смотрели не только на джет — мы наблюдали за всей внутренней частью галактики. Когда вы наносите все известные новые на карту M87, не нужны никакие статистические расчеты, чтобы убедиться, что вдоль джета наблюдается избыток новых. Это не ракетостроение. Мы сделали это открытие, просто посмотрев на изображения. И хотя мы были действительно удивлены, наши статистические анализы данных подтвердили то, что мы увидели," — сказал Майкл Шара.

"Мы наблюдаем интригующее, загадочное явление," прокомментировала Кьяра Чиркоста, научный сотрудник ESA, которая изучает влияние аккреционных сверхмассивных черных дыр на их галактики во Вселенной. "Я была очень удивлена этим открытием. Такие детализированные наблюдения близлежащих галактик чрезвычайно ценны для расширения нашего понимания того, как джеты взаимодействуют с их галактиками и потенциально влияют на образование звезд."

Это достижение стало возможным исключительно благодаря уникальным возможностям телескопа Hubble. Изображения, полученные с наземных телескопов, не обладают достаточной четкостью, чтобы видеть новые глубоко внутри M87. Они не могут различить звезды или звездные вспышки рядом с ядром галактики, поскольку окрестности черной дыры слишком яркие. Только Hubble способен обнаружить новые на фоне яркой M87.

Новые являются удивительно распространенным явлением во Вселенной. Одна новая вспыхивает где-то в M87 каждый день. Но, поскольку во видимой Вселенной насчитывается как минимум 100 миллиардов галактик, около миллиона новых вспыхивают каждую секунду где-то там, во Вселенной.

Ссылки:

- научная статья

- релиз на сайте STSci

- релиз на сайте ESA