"Хаббл" обнаружил, что луч черной дыры способствует извержениям звезд

Неожиданно астрономы с помощью космического телескопа "Хаббл" обнаружили, что джет, подобный горению паяльной лампы, который исходит из сверхмассивной черной дыры в ядре огромной галактики, похоже, вызывает извержение звезд вдоль своей траектории. Звезды, называемые новыми, не попадают внутрь этого джета, но, очевидно, находятся в опасной близости от него.

Об этом рассказывают в НАСА.

Открытие сбило исследователей с толку

"Мы не знаем, что происходит, но это просто очень захватывающая находка", - говорит Алек Лессинг из Стэнфордского университета, ведущий автор исследования, опубликованного в The Astrophysical Journal. "Это означает, что в нашем понимании того, как струи черных дыр взаимодействуют с окружающей средой, чего-то не хватает".

Новая вспышка вспыхивает в двойной звездной системе. Одна из звезд, которая является обычной, но уже старой и раздутой, выливает водород на своего выгоревшего компаньона, белого карлика. Когда карлик накапливает поверхностный слой водорода глубиной в примерно 1,6 километра, этот слой взрывается, как гигантская ядерная бомба. Белый карлик не уничтожается извержением новой: он выбрасывает свой поверхностный слой, а затем возвращается к выкачиванию топлива из своего спутника, и цикл вспышек новой начинается снова (подробнее здесь).

"Хаббл" обнаружил вдвое больше вспышек новых вблизи джета, чем где-либо в гигантской галактике в течение исследуемого периода времени. Джет запускается центральной черной дырой массой 6,5 миллиардов солнечных масс, окруженной бурлящим диском материи. Черная дыра, наполняясь падающей материей, запускает струю плазмы длиной в 3000 световых лет, которая летит сквозь космос со скоростью, близкой к скорости света. Все, что попадает в энергетический луч, будет раскалено. Но, согласно новым открытиям "Хаббла", все то, что находиться рядом с его пузырчатым оттоком, очевидно, также рискует.

Обнаружение вдвое большего количества новых вблизи джета означает, что возле него есть вдвое больше двойных звездных систем, которые образуют новые, или что эти системы вспыхивают вдвое чаще, чем подобные системы в других местах в галактике.

"Есть что-то, что джет делает со звездными системами, которые блуждают в его окрестностях. Возможно, джет каким-то образом перемещает водородное топливо на белые карлики, заставляя их вспыхивать чаще", - говорит Лессинг. "Но не понятно, является ли это физическим толчком. Это может быть следствием давления света, исходящего от джета. Когда вы доставляете водород быстрее, вы получаете извержение быстрее. Что-то может удваивать скорость массопереноса к белым карликам вблизи струи".

Другая идея, которую рассматривали исследователи, заключается в том, что джет нагревает звезду-компаньона карлика, заставляя ее переполняться дальше и сбрасывать больше водорода на карлика. Однако исследователи подсчитали, что этот нагрев недостаточно велик, чтобы иметь такой эффект.

Длительные наблюдения за M87

"Мы не первые, кто говорит, что вокруг джета M87 наблюдается повышенная активность", - говорит соавтор Майкл Шара из Американского музея естествознания в Нью-Йорке. "Но Хаббл показал эту повышенную активность с гораздо большим количеством примеров и статистической значимостью, чем мы когда-либо имели раньше".

Вскоре после запуска "Хаббла" в 1990 году астрономы использовали его Камеру первого поколения для наблюдения тусклых объектов (FOC), чтобы заглянуть в центр M87, где притаилась монструозная черная дыра. Они заметили, что вокруг черной дыры происходят необычные вещи. Почти каждый раз, когда "Хаббл" смотрел в том направлении, астрономы видели голубоватые "транзиентные явления", которые могли быть свидетельством вспышек новых, как вспышки фотоаппаратов папарацци, находившихся поблизости. Но поле зрения FOC было настолько узким, что астрономы "Хаббла" не могли отвести взгляд от джета, чтобы сравнить его с областью вокруг джета. Более двух десятилетий результаты оставались таинственно-соблазнительными.

Убедительные доказательства влияния джета на звезды родной галактики были собраны в течение девятимесячного интервала наблюдений "Хаббла" с помощью новых, более широких камер для подсчета новых вспышек. Это стало вызовом для расписания наблюдений телескопа, поскольку нужно было возвращаться к M87 точно каждые пять дней, чтобы сделать еще один снимок. Добавление всех изображений M87 привело к получению самых глубоких изображений этой галактики, которые когда-либо были сделаны.

Хаббл нашел 94 новые в трети M87, которую может охватить его камера. "Мы смотрели не только на джет -- мы смотрели на всю внутреннюю галактику. Как только вы нанесли все известные сверхновые на поверхность M87, вам не нужна была статистика, чтобы убедиться, что вдоль джета есть избыток новых. Это не ракетная наука. Мы сделали открытие, просто посмотрев на изображение. И хотя мы были очень удивлены, наш статистический анализ данных подтвердил то, что мы ясно видели", - сказала Шара.

Уникальные возможности "Хаббла"

Это достижение полностью обязано уникальным возможностям "Хаббла". Изображения наземных телескопов не имеют достаточной четкости, чтобы увидеть сверхновые глубоко внутри M87. Они не могут различить звезды или звездные извержения вблизи ядра галактики, поскольку окружение черной дыры слишком яркое. Только "Хаббл" может обнаружить новые на ярком фоне M87.

Новые чрезвычайно распространены во Вселенной. Ежедневно где-то в M87 вспыхивает одна новая. Но поскольку в видимой Вселенной существует не менее 100 миллиардов галактик, каждую секунду где-то там вспыхивает около 1 миллиона новых.

Космический телескоп "Хаббл" работает уже более трех десятилетий и продолжает делать революционные открытия, которые формируют наше фундаментальное понимание Вселенной. "Хаббл" -- это проект международного сотрудничества между НАСА и Европейским космическим агентством. Центр космических полетов НАСА имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, руководит телескопом и операциями миссии. Lockheed Martin Space, базирующаяся в Денвере, штат Колорадо, также поддерживает операции миссии в Годдарде. Научный институт космических телескопов в Балтиморе, штат Мэриленд, которым руководит Ассоциация университетов по исследованию астрономии, проводит научные операции с телескопом "Хаббл" для НАСА.