Самая ранняя гигантская буря в черной дыре обнаружена ALMA

Это самый ранний из наблюдаемых на сегодняшний день примеров такого ветра и явный признак того, что огромные черные дыры оказывают сильное влияние на рост галактик с самого раннего периода истории Вселенной.

Представление художника о галактическом ветре, который движет сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре галактики. Сильная энергия, исходящая от черной дыры, создает поток газа в масштабе галактики, который сдувает межзвездное вещество, которое является материалом для образования звезд. 

В центре многих больших галактик скрывается сверхмассивная черная дыра, которая в миллионы или миллиарды раз массивнее Солнца. Интересно, что масса черной дыры примерно пропорциональна массе центральной области (выпуклости) галактики в ближайшей Вселенной. На первый взгляд это может показаться очевидным, но на самом деле это очень странно. Причина в том, что размеры галактик и черных дыр различаются примерно на 10 порядков. Основываясь на этой пропорциональной зависимости между массами двух очень разных по размеру объектов, астрономы полагают, что галактики и черные дыры росли и развивались вместе (коэволюция) в результате какого-то физического взаимодействия.

Галактический ветер может обеспечить такое физическое взаимодействие между черными дырами и галактиками. Сверхмассивная черная дыра поглощает большое количество вещества. Когда эта материя начинает двигаться с высокой скоростью из-за гравитации черной дыры, она излучает интенсивную энергию, которая может выталкивать окружающую материю наружу. Так создается галактический ветер.

«Вопрос в том, когда во Вселенной появились галактические ветры?» говорит Такума Идзуми, ведущий автор исследования и исследователь Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ). «Это важный вопрос, потому что он связан с важной проблемой астрономии: как галактики и сверхмассивные черные дыры эволюционировали вместе?»

Исследовательская группа впервые использовала телескоп Subaru NAOJ для поиска сверхмассивных черных дыр. Благодаря возможности наблюдения в широком поле, они обнаружили более 100 галактик со сверхмассивными черными дырами во Вселенной более 13 миллиардов лет назад.

Затем исследовательская группа использовала высокую чувствительность ALMA для исследования движения газа в родительских галактиках черных дыр. ALMA наблюдала галактику HSC J124353.93 + 010038.5 (далее J1243 + 0100), обнаруженную телескопом Субару, и зафиксировала радиоволны, излучаемые пылью и ионами углерода в галактике.

Детальный анализ данных ALMA показал, что в J1243 + 0100 есть высокоскоростной поток газа, движущийся со скоростью 500 км в секунду. У этого газового потока достаточно энергии, чтобы оттолкнуть звездное вещество в галактике и остановить активность звездообразования. Газовый поток, обнаруженный в этом исследовании, действительно является галактическим ветром, и это самый старый наблюдаемый пример галактики с огромным ветром галактических размеров. Предыдущим рекордсменом была галактика около 13 миллиардов лет назад; так что это наблюдение отодвигает начало еще на 100 миллионов лет назад.

Команда также измерила движение спокойного газа в J1243 + 0100 и оценила массу выпуклости галактики, основываясь на ее гравитационном балансе, примерно в 30 миллиардов раз больше массы Солнца. Масса сверхмассивной черной дыры в галактике, оцененная другим методом, составила около 1% от этой массы. Отношение масс балджа к сверхмассивной черной дыре в этой галактике почти идентично соотношению масс черных дыр и галактик в современной Вселенной. Это означает, что коэволюция сверхмассивных черных дыр и галактик происходит менее чем через миллиард лет после рождения Вселенной.

«Наши наблюдения подтверждают недавнее высокоточное компьютерное моделирование, которое предсказало, что коэволюционные отношения существовали даже примерно 13 миллиардов лет назад», — комментирует Изуми. «Мы планируем наблюдать большое количество таких объектов в будущем и надеемся выяснить, является ли изначальная коэволюция, наблюдаемая в этом объекте, точной картиной общей вселенной в то время».

Эдди Гонсалес-младший MessageToEagle.com