Астрономи розповіли, як можна “нагодувати” чорну діру
В активній галактиці NGC 1566 в сузір’ї Золота Риба астрономи змогли спостерігати волокна пилу, які підживлюють чорну діру. Передбачається, що саме вони є причиною затемнення центрів галактик з активними чорними дірами.
Надмасивні чорні діри в центрах галактик містять величезну кількість речовини, в мільйони разів більше маси Сонця. Зазвичай це 10⁵-10¹¹ Сонячних мас, але найважча надмасивна чорна діра в квазарі TON 618 в сузір’ї Гончих Псів містить 66 мільярдів мас Сонця. До того ж діри володіють високою щільністю речовин, сконцентрованих у відносно невеликому просторі.
Масивна чорна діра в галактиці Arp 220 (художнє зображення на основі знімків з телескопа Hubble). Затемнення центрів галактик з активною чорною дірою може бути пов’язано з її підживленням волокнами пилу з навколишнього простору. Зображення: NASA / JPL-Caltech
При цьому чорні діри, завдяки величезній гравітації, можуть захоплювати матерію з навколишніх галактик. Цей процес називається акрецією і характерний також для зіркових тіл, які здатні нарощувати масу за рахунок гравітаційного захоплення газу і пилу з міжзоряного простору.
У моменти акреції чорні діри виділяють величезну кількість енергії, але астрономам вкрай рідко вдається спостерігати безпосередньо процес поглинання матерії чорною дірою.
Однак дослідникам з Канарського інституту астрофізики вдалося сфотографувати поглинання матерії в галактиці NGC 1566, яка знаходиться на відстані приблизно 40 мільйонів світлових років від Землі і містить в центрі активну надмасивну чорну діру.
На комбінованих зображеннях з космічного телескопа Хаббл, Дуже великого телескопа (VLT) Європейської Південної Обсерваторії і Атакамскої великої решітки міліметрового діапазону (ALMA) в Чилі видно, як пил збирається в довгі вузькі волокна і прямує до центру галактики. Зображення були зроблені з високою кутовою роздільною здатністю і панорамною візуалізацією простору, що оточує діру. Саме це дозволило спостерігати формування і всмоктування пилових волокон.
Фото процесу ядерного підживлення чорної діри в галактиці NGC 1566: пилові нитки, що оточують активне ядро, захоплюються і обертаються по спіралі навколо чорної діри, поки вона не поглине їх. Зображення: ESO
Швидкість частинок пилу в процесі «годування» досягає 80 км / сек. У міру наближення до чорної діри волокна поділяються на довгі смуги, які обертаються по спіралі навколо центру діри, поки вона не поглине їх.
Довжина волокон становить кілька сотень світлових років, а ширина – менше десяти світлових років, але в порівнянні з масою самої чорної діри це відносно невелика кількість речовини. Грунтуючись на зразкових розмірах волокон і швидкості їх поглинання, дослідники порахували, що чорна діра в галактиці NGC 1566 «з’їдає» в рік менше 1/100 маси Сонця або близько 3300 мас Землі.
Симуляція процесу «годування» чорної діри, створена вченими з Північно-Західного університету (Іллінойс): газ і частинки пилу в галактиці закручуються по спіралі і спрямовуються до центру чорної діри. Відео: Northwestern University
Дослідження проводилося в рамках довгострокового проекту MAK PARSEC, мета якого – зрозуміти, як саме надмасивні чорні діри пробуджуються після періоду бездіяльності і накопичують речовини з навколишнього простору. Крім того, ймовірно, саме обертові пилові волокна можуть бути причиною затемнення центрів активних галактик.