Таинственные нити указывают на черную дыру в центре галактики Млечный Путь
В начале 1980-х годов Фархад Юсеф-Заде, специалист по радиоастрономии из Северо-Западного университета, обнаружил гигантские одномерные нити, вертикально раскачивающиеся вблизи Стрельца А*, сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики. Теперь он и его команда обнаружили новую популяцию нитей, которые намного короче и отличаются по многим другим параметрам, но которые также, по-видимому, связаны с активностью черной дыры. Однако их ориентация весьма необычна.
В исследовании, опубликованном в 1984 году, Юсеф-Заде и двое коллег сообщили об открытии - благодаря телескопу Very Large Array в Нью-Мексико - высокоорганизованных радиомагнитных филаментов вблизи галактического центра. Они заметили, что эти структуры, которых насчитываются сотни, ориентированы перпендикулярно плоскости галактического диска и простираются почти на 150 световых лет в направлении Стрельца А* - сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути. Их происхождение, однако, неизвестно. Ученые были настолько сосредоточены на этих вертикальных нитях, что другая популяция нитей оставалась незамеченной в течение многих лет.
Благодаря достижениям радиоастрономии, в частности телескопу MeerKAT в Южноафриканской радиоастрономической обсерватории, Юсеф-Заде и его коллеги обнаружили сотни странных космических нитей, направленных прямо к Стрельцу А* и демонстрирующих совершенно иные характеристики. "Технологические достижения и выделенное время для наблюдений позволили нам получить новую информацию. Это настоящий технический подвиг со стороны радиоастрономов", — подчеркнул специалист.
Короткие, излучающие тепло нити
Чтобы обнаружить эти новые нити, команда Юсеф-Заде использовала метод удаления фона и сглаживания шума на изображениях MeerKAT, чтобы изолировать нити от окружающих структур.
Они обнаружили, что эти нити намного короче своих предшественников, порядка 5-10 световых лет; их ориентация также совершенно иная: они горизонтальны, простираются вдоль галактической плоскости от центра, подобно раздробленным спицам велосипедного колеса. Более того, в отличие от вертикальных нитей, которые проходят через всю галактику, эти горизонтальные нити сосредоточены только на одной стороне черной дыры.
"Я был удивлен, когда неожиданно обнаружил новую популяцию структур, которые, похоже, направлены в сторону черной дыры. Я был поражен, когда увидел эти структуры", — признается Юсеф-Заде, который не ожидал увидеть нити вдоль галактической плоскости. Исследователи считают, что расположение этих нитей далеко не случайно и что они тесно связаны с активностью черной дыры - так же, как и вертикальные нити, обнаруженные несколько десятилетий назад. Однако эти две популяции филаментов, несомненно, имеют разное происхождение, поскольку они отличаются по многим параметрам.
Помимо большого различия в размерах и ориентации относительно галактической плоскости, группы филаментов отличаются количеством: исследователи насчитали несколько сотен вертикальных филаментов и всего несколько сотен горизонтальных. Кроме того, вертикальные нити магнитные и релятивистские, состоящие из частиц, движущихся со скоростями, близкими к скорости света, в то время как горизонтальные нити, по-видимому, испускают тепловое излучение.
Наконец, вертикальные нити расположены вокруг галактического ядра по обе стороны от плоскости, а горизонтальные нити простираются только с одной стороны и направлены в сторону черной дыры.
Филаменты родились в результате взрыва материи из черной дыры?
Это новое открытие полно неизвестных, начиная с происхождения этой популяции нетипичных нитей. "Мы считаем, что они должны возникнуть в результате какого-то оттока вещества, произошедшего несколько миллионов лет назад", — говорит Юсеф-Заде. Более конкретно, команда считает, что взрыв материи из черной дыры, произошедший около 6 миллионов лет назад, столкнулся с окружающими звездами и газовыми облаками, создав горячие плазменные следы, направленные к черной дыре. Для подтверждения этой гипотезы потребуются дальнейшие наблюдения.
Фархад Юсеф-Заде посвятил свою карьеру изучению физических процессов в центре галактики Млечный Путь. Спустя годы после открытия вертикальных нитей, в 2019 году он и его коллеги обнаружили пару гигантских радиоизлучающих пузырей вблизи Стрельца А*, простирающихся на несколько сотен световых лет через галактическую плоскость. Эти пузыри, возраст которых составляет несколько миллионов лет, вероятно, являются результатом феноменального энергетического взрыва, произошедшего вблизи черной дыры.
Совсем недавно, благодаря MeerKAT, исследователи сообщили об обнаружении около тысячи вертикальных нитей, расположенных парами или кластерами, сложенными на одинаковом расстоянии друг от друга (примерно как расстояние от Земли до Солнца). Эти нити, вероятно, были связаны с радиоизлучающими пузырями, обнаруженными ранее. Команда не только подтвердила, что эти нити сильно намагничены, но и то, что магнитные поля усиливаются вдоль этих структур.
Эти новые результаты дают дополнительные подсказки к загадкам, окружающим центр нашей галактики. Изучая эти горизонтальные нити более глубоко, исследователи надеются узнать больше о вращении черной дыры Стрелец А* и ее аккреционного диска. "Наша работа никогда не заканчивается. Мы всегда должны проводить новые наблюдения, оспаривать наши идеи и совершенствовать наш анализ", — заключает Юсеф-Заде.