Введение в мир черных дыр

Недавно ученые сделали прорыв в изучении «глаза шторма», который окружает сверхмассивные черные дыры. Это исследование, проведенное с помощью совместной миссии NASA и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) под названием XRISM, позволяет нам взглянуть на динамику процессов, происходящих вблизи этих космических гигантов.

Что такое XRISM?

Миссия XRISM, запущенная в 2023 году, имеет уникальную способность отслеживать химические сигнатуры раскаленного газа, окружающего черные дыры, и определять его движение. Это позволяет астрономам более точно понимать, как черные дыры влияют на окружающую среду.

Анни Хайнрих из Чикагского университета отметила: «Каждая сверхмассивная черная дыра находится в «глазу своего шторма». До XRISM мы могли лишь наблюдать картину шторма, а теперь можем измерять скорость циклона.» Это открытие позволяет напрямую измерять кинетическую энергию газа, который подталкивается черной дырой.

Сверхмассивные черные дыры: как они действуют?

Сверхмассивные черные дыры, масса которых может достигать миллионов и даже миллиардов солнечных масс, находятся в центрах большинства галактик. Их сильное гравитационное поле вызывает движение газа, пыли и даже ближайших звезд, оказывая огромное влияние на свои родные галактики.

Эти черные дыры окружены аккреционными дисками — плоскими облаками газа и пыли, которые постепенно подводят материал к центру. Многое из этого материала направляется к полюсам черной дыры, где мощные магнитные поля ускоряют частицы до почти световой скорости, выбрасывая их в виде двойных струй.

Энергия черных дыр и их влияние на галактики

Сверхмассивные черные дыры не только поглощают материю, но и выделяют огромное количество энергии, что влияет на окружающее пространство. Эта энергия может распространяться на сотни тысяч световых лет, подавляя активное звездное образование в галактиках, так как вытесняет газ, который необходим для формирования новых звезд.

Понимание воздействия черных дыр на развитие галактик имеет ключевое значение для изучения их эволюции. Исследования, подобные этому, помогают создать более полное представление о влиянии черных дыр на их окружение.

М87* — звезда изучения черных дыр

Одна из исследуемых черных дыр — М87*, находящаяся в галактике Мессье 87 (M87), расположенной в скоплении Девы. В 2019 году человечество впервые увидело изображение черной дыры, сделанное с помощью телескопа горизонта событий (EHT).

Недавнее исследование с использованием XRISM сосредоточилось на сравнительно небольшой области вокруг М87*, где была обнаружена самая сильная турбулентность, когда-либо наблюдаемая в скоплении галактик. По словам исследователя Ханны МаКалл, «скорости высоки ближе к черной дыре и быстро падают на расстоянии». Эти скорости, вероятно, являются результатом турбулентности и ударной волны исходящего газа.

Изучение кластера Персей

Команда также исследовала движение газа в кластере галактик Персей, который является самым ярким кластером в рентгеновском диапазоне, наблюдаемом с Земли. Яркость этого кластера позволила исследователям использовать данные XRISM для картирования движения газа как в центре кластера, так и на его периферии.

Заключение: новые горизонты в астрономии

Исследование, проведенное с помощью XRISM, открывает новые горизонты в понимании роли сверхмассивных черных дыр в формировании и эволюции галактик. Это важный шаг к более глубокому пониманию космической динамики. Мы лишь начинаем постигать загадки, которые скрывают эти темные и мощные объекты.