«Пузыри Ферми» и черные дыры. Разгадка

Заведующий отделом звёздной астрофизики МГУ академик Анатолий Черепащук в составе международного коллектива под руководством академика Рашида Сюняева зарегистрировал рентгеновское излучение от горячего газа в нашей Галактике и открыл гигантские квазисферические образования, позволяющие разрешить загадку «пузырей Ферми».

Открытие доказывает, что сверхмассивная чёрная дыра в центре нашей Галактики проявляла сильную активность в прошлом, несмотря на её небольшую активность в настоящее время. У учёных появились основания считать, что между нашей Галактикой и ее центральной сверхмассивной черной дырой существует сильная форма коэволюции.

Результаты работы опубликованы в журнале Nature 9 декабря.

Ученые рассматривают два типа коэволюции (совместной эволюции Галактики и центральной сверхмассивной черной дыры) – слабая и сильная. Слабая коэволюция осуществляется тогда, когда Галактика влияет на активность черной дыры, поставляя ей газ и звезды для аккреции.

«Сильная форма коэволюции предполагает не только влияние Галактики на активность черной дыры, но и обратное влияние черной дыры на характеристики Галактики. В этом случае из-за очень сильного увеличения темпа аккреции вещества вокруг черной дыры под действием давления излучения, образуется сверхкритический аккреционный диск, из которого вытекает мощный звездный ветер, а также формируются релятивистские коллимированные выбросы – джеты. Этот ветер и джеты влияют на межзвездную среду и темп звездообразования в Галактике», - объяснил автор работы, академик Анатолий Черепащук, заведующий отделом звездной астрофизики ГАИШ МГУ

Для решения широкого класса астрофизических задач, в частности, чтобы узнать, как эволюционировала наша галактика, и лучше понять процессы звездообразования в 2019 году была запущена космическая рентгеновская обсерватория «Спектр-Рентген-Гамма», работающая под руководством академика Рашида Сюняева. За полтора года она дважды совершила полный рентгеновский обзор всего неба. С помощью рентгеновского телескопа eROSITA зарегистрированы миллионы рентгеновских источников. Восемьдесят процентов из них – это активные ядра галактик, представляющие собой аккрецирующие сверхмассивные черные дыры, остальные двадцать процентов источников – это рентгеновские двойные системы, короны активных звезд, скопления галактик и остатки вспышек сверхновых.

«С беспрецедентной чувствительностью зарегистрировано рентгеновское излучение от горячего газа в нашей Галактике. В опубликованной работе описано открытие гигантских квазисферических образований (пузырей), излучающих в рентгене и связанных с центром нашей Галактики. Эти пузыри расположены симметрично над галактической плоскостью и под ней, причем их размеры достигают 14 килопарсек, что сравнимо с размерами Галактики (примерно 30 килопарсек). Резкие края этих пузырей отражают бесстолкновительные ударные волны, образованные при взаимодействии вещества пузырей с межзвездной средой. Открытие этих рентгеновских пузырей позволило разрешить давнюю загадку. Доказано, что знаменитый северный полярный шпур (протяженное газовое образование) является не близким остатком вспышки сверхновой звезды, а частью протяженной, масштаба целой Галактики, структуры, тесно связанной с «пузырями Ферми», отрытыми гамма-обсерваторией имени Ферми в 2010 году, - добавил заведующий отделом звёздной астрофизики МГУ академик Анатолий Черепащук

Оба вида пузырей (в рентгеновском и гамма диапазонах) наиболее вероятно представляют собой результат мощного инжектирования энергии, рождаемой в центре нашей Галактики, где расположена сверхмассивная черная дыра массой 4.3 млн солнечных масс. Такая активность центральной сверхмассивной черной дыры должна иметь глубокое влияние на структуру, энерговыделение и обогащение химическими элементами окологалактической среды.

«Сделанное в опубликованной работе открытие, позволяет заключить, что хотя в настоящее время активность сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики невелика, в прошлом она, по-видимому, была гораздо сильнее. Таким образом, появились основания считать, что между нашей Галактикой и ее центральной сверхмассивной черной дырой существует сильная форма коэволюции, которая проявляется спорадически», - заключил академик Анатолий Черепащук.