Зафиксирован рекордно быстрый космический ветер

Ученые из Йоркского университета обнаружили самый быстрый из когда-либо зафиксированных в ультрафиолетовом диапазоне ветер вблизи сверхмассивной черной дыры. Этот поток газа исходит от квазара J2318, расположенного в созвездии Пегаса. Масса черной дыры в центре этого объекта колоссальна, она превышает массу Солнца в 1,7 миллиарда раз. Сам по себе этот показатель не является чем-то уникальным, однако поведение газа, окружающего квазар, по-настоящему поразило ученых. Результаты опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Ведущий автор исследования Лукас Ситон сравнил этот космический ветер с атмосферными явлениями на Земле. Он предложил условно назвать его «ураганом 79-й категории». Если учесть, что на Земле каждая следующая категория урагана примерно на 20% быстрее предыдущей, эта аналогия позволяет представить, насколько немыслима скорость в 30% от скорости света для материального объекта. 

Разумеется, ветры, исходящие от квазаров, принципиально отличаются от земных, где движение воздуха порождается перепадами давления. В случае с черными дырами двигателем выступает сам свет. Бесчисленные фотоны, испускаемые раскаленным аккреционным диском, буквально толкают атомы газа. Многократно сталкиваясь с частицами, кванты света придают им колоссальное ускорение.

Однако этот процесс создает и серьезную теоретическую проблему.

Дело в том, что мощнейший поток высокоэнергетических фотонов, разгоняя вещество, должен попутно срывать с атомов все электроны. В результате ионы становились бы невидимыми для спектрографов. Но исследователи наблюдают обратное: ветер J2318 несется с релятивистской скоростью, но при этом в нем каким-то чудом уцелели ионы углерода и кремния.

«Как разогнать газ до наблюдаемых нами скоростей, сохранив нетронутыми ионы углерода и кремния это настоящая загадка», — отмечает Лукас Ситон.

Сделать открытие удалось благодаря данным Слоуновского цифрового небесного обзора (SDSS). Этот международный проект с 1998 года помогает астрономам анализировать спектры звезд и галактик. Любопытно, что первым на аномалию обратил внимание не профессор, а студентка. В 2023 году Марианна Вельтри, будучи на тот момент бакалавром, заметила, что J2318 выглядит крайне подозрительно. После изучения объекта с помощью специального программного обеспечения руководитель группы, Патрик Холл, обнаружил чрезвычайно быстрый космический ветер.

Для подтверждения рекорда была задействована мощь восьмиметрового телескопа Gemini North на Гавайях. Детальный анализ измерений за последние 20 лет показал, что яркость квазара меняется неспешно, почти как у его более спокойных собратьев. Лишь спектральный анализ вскрыл бурю, бушующую в его недрах. Более того, наблюдения соавтора проекта, Лилианы Флорес показали, что поглощение света ветром со временем колеблется, указывая на изменчивость условий в самом потоке.

Открытие имеет большое значение для астрофизики. Исследователь Паола Родригес-Идальго поясняет, что подобные экстремальные потоки энергии выступают связующим звеном между активным центром галактики и ее окраинами. Понимание работы этого механизма необходимо для корректировки моделей формирования галактик во Вселенной.

Ученые не намерены останавливаться на достигнутом и продолжают поиск еще более быстрых ультрафиолетовых потоков, порожденных квазарами, в самых отдаленных уголках видимого космоса, чтобы окончательно раскрыть секреты взаимодействия света и вещества вблизи гравитационных гигантов.

Астрономы впервые поймали момент «прожарки» квазара

60 млрд Солнц: открыта самая массивная пара черных дыр

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX