Ученые обнаружили утечку в центральной черной дыре нашей галактики Млечный Путь

Центральная черная дыра нашего Млечного Пути имеет утечку.

Эта сверхмассивная черная дыра выглядит так, как будто в ней до сих пор сохранились следы струи, похожей на паяльную лампу, возрастом несколько тысяч лет.

Космический телескоп Хаббла НАСА не сфотографировал фантомную струю, но помог найти косвенные доказательства того, что она все еще слабо толкается в огромное водородное облако, а затем разбрызгивается, как узкая струя из шланга, направленная в кучу песка.

Это еще одно свидетельство того, что черная дыра с массой 4,1 миллиона Солнц не является спящим монстром, а периодически икнет, когда в нее падают звезды и газовые облака.

Черные дыры втягивают некоторое количество материала в закрученный, вращающийся по орбите аккреционный диск, где часть падающего материала уносится в истекающие струи, которые коллимируются мощными магнитными полями черной дыры.

Узкие «лучи прожекторов» сопровождаются потоком смертоносной ионизирующей радиации.

«Центральная черная дыра динамически изменяется и в настоящее время отключена», – сказал Джеральд Сесил из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл.

Сесил собрал воедино, как мозаику, многоволновые наблюдения с различных телескопов, которые предполагают, что черная дыра изрыгает мини-джеты каждый раз, когда она проглатывает что-то здоровенное, например, газовое облако.

Исследование его многонациональной группы только что было опубликовано в Astrophysical Journal.

В 2013 году доказательства короткой южной струи возле черной дыры были получены из рентгеновских лучей, обнаруженных рентгеновской обсерваторией НАСА Чандра, и радиоволн, обнаруженных телескопом Jansky Very Large Array в Сокорро, штат Нью-Мексико.

Эта струя, похоже, тоже врезается в газ рядом с черной дырой.

Сесилу было любопытно, есть ли еще северный встречный самолет.

Он впервые взглянул на архивные спектры таких молекул, как метиловый спирт и моносульфид углерода, полученные в обсерватории ALMA в Чили (Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array), которая использует миллиметровые длины волн, чтобы смотреть сквозь пелену пыли между нами и галактическим ядром.

ALMA обнаруживает расширяющуюся узкую линейную структуру в молекулярном газе, которая может быть прослежена на расстоянии не менее 15 световых лет до черной дыры.

Соединив точки, Сесил затем обнаружил на инфракрасных изображениях Хаббла светящийся, надувающийся пузырь горячего газа, который выравнивается по струе на расстоянии не менее 35 световых лет от черной дыры.

Его команда предполагает, что струя черной дыры врезалась в нее, надувая пузырь. Эти два остаточных эффекта затухающей струи – единственное визуальное свидетельство ее воздействия на молекулярный газ.

Проходя через газ, струя ударяется о материал и изгибается вдоль нескольких потоков. «Потоки просачиваются из плотного газового диска Млечного Пути», – сказал соавтор Алекс Вагнер из Университета Цукуба в Японии.

«Струя расходится от карандашного луча на усики, как у осьминога». Этот отток создает серию расширяющихся пузырей, которые простираются как минимум на 500 световых лет. Эта более крупная структура «мыльного пузыря» была отображена на различных длинах волн с помощью других телескопов.

Затем Вагнер и Сесил запустили суперкомпьютерные модели истечения струй в смоделированном диске Млечного Пути, которые воспроизвели наблюдения.

«Как и в археологии, вы копаете и копаете, чтобы найти все более старые артефакты, пока не наткнетесь на остатки великой цивилизации», – сказал Сесил. Вывод Вагнера: «Наша центральная черная дыра явно увеличила яркость по крайней мере в 1 миллион раз за последний миллион лет. Этого было достаточно, чтобы реактивный самолет врезался в ореол Галактики ».

Предыдущие наблюдения Хаббла и других телескопов показали, что около 2-4 миллионов лет назад у черной дыры Млечного Пути произошла вспышка. Этого было достаточно, чтобы создать пару огромных пузырей, возвышающихся над нашей галактикой, которые светятся в гамма-лучах.

Они были впервые обнаружены космическим гамма-телескопом Ферми НАСА в 2010 году и окружены рентгеновскими пузырями, которые были обнаружены в 2003 году спутником ROSAT и полностью нанесены на карту в 2020 году спутником eROSITA.

Спектры ультрафиолетового света Хаббла использовались для измерения скорости расширения и состава надувных лепестков. Спектры Хаббла позже обнаружили, что вспышка была настолько мощной, что осветила газообразную структуру, названную Магеллановым потоком, примерно в 200 000 световых лет от центра Галактики. Газ светится от этого события даже сегодня.

Чтобы лучше понять, что происходит, Сесил посмотрел на телескоп Хаббла и радиоизображения другой галактики с истечением черной дыры. Активная спиральная галактика NGC 1068, расположенная на расстоянии 47 миллионов световых лет от нас, имеет ряд пузырьков, выровненных вдоль истечения очень активной черной дыры в ее центре.

Сесил обнаружил, что масштабы радио- и рентгеновских структур, исходящих от NGC 1068 и нашего Млечного Пути, очень похожи.

«Головной ударный пузырь в верхней части истечения NGC 1068 совпадает с масштабом начала пузыря Ферми в Млечном Пути. NGC 1068 может показать нам, что делал Млечный Путь во время сильного скачка напряжения несколько миллионов лет назад ».

Остаточная струя достаточно близка к черной дыре Млечного Пути, поэтому она станет гораздо более заметной только через несколько десятилетий после того, как черная дыра снова включится. Сесил отмечает, что «черной дыре достаточно увеличить свою светимость в сто раз за это время, чтобы заполнить канал струи излучающими частицами.

Было бы здорово посмотреть, как далеко улетит струя в этой вспышке. Чтобы добраться до пузырей гамма-излучения Ферми, потребуется, чтобы струя сохранялась в течение сотен тысяч лет, потому что эти пузыри имеют диаметр 50 000 световых лет каждый! »

Ожидаемые изображения тени черной дыры, сделанные с помощью телескопа Event Horizon Национального научного фонда, могут показать, где и как запускается джет.