Квазары, релятивистские струи, пульсары… космос полон экзотических объектов. В звездах, туманностях и даже на некоторых экзопланетах вещество пребывает в формах, весьма далеких от тех, что мы встречаем на Земле. А Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает существование совершенно особых космических объектов, черных дыр, в центре которых, по-видимому, вообще не работают известные нам законы физики.

Как известно, черные дыры не излучают — чудовищная сила тяготения попросту не дает свету вырваться из их объятий. Тем не менее, астрономы сумели обнаружить множество подобных объектов как в нашей Галактике, так и за ее пределами, ведь иногда черные дыры становятся самыми яркими объектами во Вселенной.

Парадокс? Не совсем. Сама черная дыра, конечно, не светится, но обязательно светится вещество, падающее на нее. Тяготение черной дыры порождает мощные приливные силы, которые вначале разрывают, а затем разогревают до гигантских температур любой падающий на нее предмет, будь то звезда, планета или облако межзвездного газа. Горячая материя, прежде чем провалиться в черную дыру, начинает ярко излучать в широком диапазоне спектра — от радио- до гамма-диапазона. Особо крупные черные дыры, находящиеся в ядрах галактик, питаются, фактически, непрерывно: на заклание поступают случайно подлетевшие звезды и разреженный газ с периферии галактики. Если вещества много, то черная дыра может светить очень ярко, гораздо ярче сотен миллиардов звезд самой галактики. Такие объекты называются квазарами.

Известно также, что черные дыры могут разгонять часть падающей на них материи до огромных скоростей и отбрасывать от себя в виде одной или двух направленных в противоположные стороны струй. (Причина этого лежит, вероятно, во взаимодействии вещества с магнитными полями в окрестностях черной дыры.) Считается, что подобные выбросы оказывают большое влияние на свое окружение и даже могут играть ключевую роль в эволюции своих галактик.

Классический пример релятивистского выброса — струя, бьющая из ядра гигантской эллиптической галактики М87 в созвездии Девы, известной также под названием Дева А. Фото: NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Многие астрономы полагают, что с помощью релятивистских выбросов из ядер галактик со временем будут объяснены некоторые вопросы современной космологии. Например, связана ли масса галактики с массой черной дыры в ее центре? Или: почему во Вселенной так мало больших галактик? В основе ответов могут лежать сверхмассивные черные дыры, однако до сих пор было неясно, способны ли квазары порождать достаточно мощные выбросы, чтобы серьезно влиять на окружение.

И вот, похоже, данное открытие проливает свет на проблему:

«Мы обнаружили самое высокоэнергетическое из известных на сегодняшний день истечение вещества из квазара. Гигантская струя огромной массы, выбрасываемая из квазара SDSS J1106+1939, по мощности эквивалентна излучению как минимум двух миллионов миллионов Солнц. Другими словами, это примерно в 100 раз больше общей мощности всей нашей Галактики Млечного Пути. Этот квазар – настоящий монстр, — в красках описывает открытие руководитель группы исследователей Наум Арав (Nahum Arav). — В первый раз удалось непосредственно измерить столь высокую энергию выброса из квазара, давно предсказывавшейся теорией».

Согласно наблюдениям, истечение вещества из SDSS J1106+1939 переносит достаточно кинетической энергии, чтобы оно могло играть основную роль в резонансных процессах в галактике. Выброс находится примерно в тысяче световых лет от сверхмассивной черной дыры, находящейся внутри квазара SDSS J1106+1939. Найденная струя вещества как минимум в пять раз мощнее, чем предыдущий выброс-рекордсмен. Проведенный анализ показывает, что в год этот квазар выбрасывает массу, равную примерно 400 солнцам со скоростью 8000 км/с!

Выброс вещества из квазара SDSS J1106+1939 в представлении художника. Релятивистская струя в 5 раз мощнее предыдущего рекордсмена и эквивалентен излучению триллиона Солнц. Рисунок: ESO/L. Calçada

Кроме SDSS J1106+1939 группа также наблюдала еще один квазар и нашла мощный выброс и у него. Поскольку оба объекта являются типичными примерами распространенного, но сравнительно малоизученного типа квазаров (с широкими линиями поглощения в спектрах), полученные результаты должны быть применимы к большому числу ярких квазаров, разбросанных по всей Вселенной. Чтобы убедиться в этом, астрономы в настоящее время исследуют еще дюжину подобных объектов.

«Я искал нечто подобное уже лет десять, — говорит Наум Арав, — и очень счастлив, что наконец нашел один из тех чудовищных выбросов, что были предсказаны!»

По материалам ESO.