Используя уникальные возможности космического телескопа Хаббл, команда астрономов обнаружила самые высокоэнергетические потоки, когда-либо наблюдавшиеся во Вселенной.
Они исходят от квазаров и проносятся сквозь межзвёздное пространство подобно цунами, нанося ущерб своим галактикам-хозяевам.
Квазары - это чрезвычайно удалённые небесные объекты, излучающие исключительно большое количество энергии.
Квазары содержат сверхмассивные чёрные дыры, питаемые падающей в них материей, чьё излучение может быть в 1000 раз ярче, чем у их галактик-хозяев, состоящих из сотен миллиардов звёзд.
При поглощении материи чёрной дырой окружающий её горячий газ испускает интенсивное излучение, создавая квазар.
Ветры, вызванные сильным радиационным давлением вблизи чёрной дыры, выталкивают материю от центра галактики.
Эти потоки ускоряются до захватывающих дух скоростей, которые составляют несколько процентов от скорости света.
"Ни одно другое явление не несёт в себе больше механической энергии. За время своего существования в течении 10 миллионов лет эти потоки производят в миллион раз больше энергии, чем гамма-всплеск, - сообщает главный исследователь Наум Арав из Политехнического университета Вирджинии. - Ветры выносят сотни солнечных масс вещества каждый год. Количество механической энергии, которую несут эти потоки, в несколько сотен раз превышает светимость всей галактики Млечный Путь".
Квазар действует подобно снегоочистителю вокруг диска галактики. Вещество, из которого в противном случае могли бы образоваться новые звёзды, яростно выметается из галактики, что приводит к прекращению рождения звёзд.
Излучение выталкивает газ и пыль на гораздо большие расстояния, чем ранее считали учёные, и это явление охватывает всю галактику.
Когда это космическое цунами врезается в межзвёздное вещество, температура вдоль фронта удара резко возрастает до миллиардов градусов, и там вещество светится в основном в рентгеновских диапазоне, но также присутствует излучение и в других спектрах.
Любой свидетель этого события увидел бы блистающее небесное зрелище.
"Сначала будет большое количество излучения в рентгеновском и гамма-диапазоне, а затем оно охватит видимый и инфракрасный спектры, - объясняет Арав. - Вы увидели бы грандиозное световое шоу, подобное множеству рождественских ёлок по всей галактике".
Численное моделирование эволюции галактик предполагает, что такие истечения вещества могут объяснить некоторые важные космологические загадки, например, почему астрономы наблюдают так мало крупных галактик во Вселенной, и почему существует связь между массой галактики и массой её центральной чёрной дыры.
Данное исследование показывает, что такие мощные потоки от квазара должны быть распространены в ранней Вселенной.
"Как теоретикам, так и наблюдателям уже несколько десятилетий известно, что существует некий физический процесс, который блокирует звездообразование в массивных галактиках, но природа этого процесса пока остаётся загадкой. Включение в наше моделирование наблюдаемых квазарных потоков решает эти открытые проблемы в эволюции галактик", - говорит выдающийся космолог Джеремия П. Острикер из Колумбийского и Принстонского университетов.
Астрономы изучили 13 истечений от квазаров, и им удалось зафиксировать головокружительную скоростью газа, ускоряемого квазарным ветром, с помощью анализа спектральных "отпечатков" светящегося газа.
Данные в ультрафиолетовом диапазоне от Хаббла показывают, что эти особенности поглощения света, создаваемые веществом вдоль его пути, смещены в спектре из-за быстрого движения газа в пространстве.
Это связано с эффектом Доплера, когда движение объекта сжимает или растягивает длины световых волн в зависимости от того, приближается или удаляется от нас свет.
Только Хаббл обладает определённым диапазоном чувствительности в ультрафиолетовом диапазоне, который позволяет астрономам производить необходимые наблюдения в этой области.
Изучая самые энергетические квазары из когда-либо наблюдавшихся, команда также обнаружила ещё один поток, чьё ускорение выше, чем у других квазаров.
За три года наблюдений его скорость увеличилась с 69 миллионов километров в час до примерно 74 миллионов километров в час. Учёные считают, что его ускорение продолжит возрастать со временем.
"Ультрафиолетовые наблюдения Хаббла позволяют нам следить за всем диапазоном энергии, выделяемой квазарами, от холодного газа до чрезвычайно горячего, сильно ионизованного газа в массивных квазарных ветрах, - добавил член команды Джерард Крисс из Научного института космического телескопа. - Ранее они были видны только при более сложных рентгеновских наблюдениях. Такие мощные потоки могут дать новое понимание связи между ростом центральной сверхмассивной чёрной дыры и эволюцией всей её родительской галактики".
Результаты исследований опубликованы в серии из шести статей в "Астрофизическом журнале" (The Astrophysical Journal Supplements) за март 2020 года.
Источник: https:// www.nasa.gov/ feature/ goddard/ 2020/ quasar-tsunamis-rip-across-galaxies