Астрономы обнаружили радиоизлучающие структуры, выходящие из черной дыры нашей галактики
Автор: Марина Корен
Фархад Юсеф-Заде наблюдал за центром нашей галактики в радиоволновом спектре в поисках присутствия слабых звезд, когда заметил следующее: тонкая структура, испускающая собственное радиоизлучение. Похожа на нить – сбой в телескопе или что-то, что затуманивает поле зрения, решил он. Этого не должно быть, подумал учёный, и вычеркнул показатель из своих данных.
Но загадка продолжала проявляться, вскоре Юсеф-Заде обнаружил другие данные. То, что астроном принял за ошибку, оказалось целой группой космических структур в сердце галактики.
Со времени первых данных в начале 1980-х годов было обнаружено более 100 нитей. Астрономы не могут полностью объяснить их, но они дали им знакомые ярлыки, назвав их в честь земных существ, на которые они похожи: пеликан, мышь, змея. «Зверинец» из нитей сгруппирован вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики. «Ничего подобного в другом месте нет» — говорит Юсеф-Заде, профессор физики и астрономии в Северо-Западном университете США.
Их происхождение до сих пор оставалось загадкой.
Новые наблюдения галактического центра позволили обнаружить пару гигантских пузырей в центре Млечного пути, которые испускают радиоизлучение, согласно недавним исследованиям, опубликованным в журнале Nature. Пузыри простираются наружу от черной дыры в пространство, в противоположных направлениях. Волнистые лепестки их напоминают две половины песочных часов с черной дырой в талии. И нити, которые Юсеф-Заде обнаружил десятилетия назад, заключены внутри.
Эти пузыри огромны. Расстояние от одного края до другого составляет 1400 световых лет – если пересчитать его в километры, оно состоит из головокружительного числа нулей; один световой год — расстояние, которое свет преодолевает за земной год. Черная дыра, по сравнению с ней — укол света.
Открытие предполагает, что извилистые нити возникли как часть более крупной структуры. «Мы давно считали, что это так, но мы не могли представить доказательств» — рассказывает Корнелия Ланг, астроном из Университета Айовы, которая изучает эти нити и не участвовала в исследовании пузырей.
Новые наблюдения получены с помощью телескопа MeerKAT в Южной Африке, представляющего собой множество десятков тарелок, которые работают вместе для охвата большего поля зрения. Объект, который начал свою работу в прошлом году, расположен в одном из лучших мест на планете для изучения сердца Млечного Пути; галактический центр проходит прямо над его куполом и остается наблюдаемым в течение нескольких часов.
Но это все равно не прямой взгляд. Наша солнечная система находится рядом с одной из мерцающих спиралей Млечного Пути, и между нами и галактическим центром — около 25 000 световых лет газа, пыли и другой космической материи. Чтобы изучить это далекое место, астрономы должны производить наблюдения в электромагнитном спектре, отличном от видимого света. «Мы должны собрать воедино картину центра галактики, используя длины волн, отличные от тех, которые видит наш глаз» — указывает Лэнг.
Астрономы искали особый вид радиоизлучения, генерируемого в турбулентных областях пространства, где электроны движутся со скоростью, близкой к скорости света, и существуют вокруг магнитных полей. По мере увеличения заряженных частиц они испускают радиоволны, которые могут «освещать» космические структуры в непосредственной близости. Улавливая это излучение, астрономы определили контуры луковиц и структуры внутри них и рядом с ними.
Пузыри выглядят как тщательно закрученное, тонкое произведение межзвездного искусства. Но они являются следствием космического катаклизма, который произошёл миллионы лет назад.
«Что-то произошло за очень короткий период времени, несколько миллионов лет назад, в центре галактики» — рассказывает Фернандо Камило, главный ученый в Южноафриканской радиоастрономической обсерватории и один из членов международной команды, совершившей открытие.
Камило и другие астрономы рассматривают пару объяснений. Шквал умирающих звезд в центре галактики, возможно, наполнил среду огромным количеством энергии при взрыве. Или, может быть, это была «вспышка» чёрной дыры. Иногда черные дыры поглощают близлежащий звездный материал столь быстро, что в конечном итоге они его «отбрасывают». Результатом являются две светящиеся струи излучения, которые могут затмить целые галактики. Наша сверхмассивная черная дыра находится в тихой главе своей жизни, но астрономы подозревают, что она ранее переживала эту активную фазу.
Что бы ни случилось, это было достаточно мощным, чтобы создать прилив энергии, который, как выразились исследователи, буквально пробивал межзвездную среду. Древний взрыв раздувал пузыри и, по мере их расширения, возбуждал электроны, которые вместе с близлежащими магнитными полями производят радиоизлучения, которые мы можем обнаружить на всем расстоянии. «Это самая изысканная радиокарта галактического центра, которая когда-либо была опубликована» — говорит Грант Тремблей, астрофизик из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, который не принимал участия в работе.
Сердце галактики является домом для других пузырей, обнаруженных на других длинах волн. Пузыри Ферми, названные в честь ученого 20-го века, изучавшего физику высоких энергий — еще больше, простираются примерно на 25 000 световых лет выше и ниже галактического центра. Астрономы обнаружили их почти десять лет назад с помощью космического телескопа, предназначенного для обнаружения гамма-лучей. И они все еще пытаются понять их. Камило размышляет, что, возможно, пузыри Ферми могли бы стать местом затопления эонов многих космических взрывов.
Так что может существовать гораздо больше пузырей, больше загадок в форме пеликанов, скрывающихся в этом панорамном виде центра галактики. По мере того, как телескопы собирают больше данных, «портрет» становится более четким. И астрономам будущего надо быть внимательнее, чтобы не пропустить нечто странное и прекрасное – как это чуть не случилось с Юсуф-Заде десятилетия назад.
Оригинал: The Atlantic
