Крупнейшие джеты черных дыр, когда-либо виденные, создают галактическую структуру, которая поразит вас

Сверхмассивная черная дыра, выбрасывающая в космос астрофизические струи, образовала самую большую структуру галактического происхождения, которую мы когда-либо видели.

Ее назвали Порфирионом в честь царя гигантов в греческой мифологии. охватывает в общей сложности около 7 мегапарсеков в пространстве-времени. Это колоссальные 23 миллиона световых лет от начала до конца, что делает его значительной частью космической паутины, соединяющей Вселенную.

«Порфирион показывает, что маленькие и большие вещи во Вселенной тесно связаны. Мы видим единственную черную дыру, которая создает структуру масштаба, аналогичную структуре космических нитей и пустот», — рассказал ScienceAlert астроном Мартин Оей из Лейденского университета в Нидерландах и Калифорнийского технологического института.

«Если мы уменьшим джеты до размеров Земли и черной дыры соответственно, черная дыра будет иметь размер 0,2 миллиметра: размер амебы или клеща на вашей коже. Итак, эти гигантские джеты просто невероятны: они подобны тому, как если бы одна амеба смогла создать мощный фонтан энергии размером со всю Землю!»

Это чудесное открытие, вызывающее так много вопросов – потому что это не аномалия. Она следует по пятам за Альционеем, галактикой с струями, охватывающими 16 миллионов световых лет. Это означает, что ингредиенты для создания «невозможных» струй черных дыр – настолько больших, что мы думали, что они не смогут существовать – на самом деле могут быть вполне обычными во Вселенной.

Астрофизические джеты, создаваемые черными дырами У дыр есть механизмы формирования, которые мы не очень хорошо понимаем.

Мы знаем, что когда черная дыра питается, часть материала с внутреннего края диска кружится и падает на черную дыру. дыра отклоняется и ускоряется вдоль силовых линий магнитного поля к полюсам, где она выбрасывается в космос в виде мощных струй плазмы и магнитного поля, движущихся со значительной долей скорости света.

Все эти струи представляют собой струи. над Вселенной. Сверхмассивные черные дыры испытывают всплески питания и роста, и естественным следствием этого являются джеты. Но струи Алкионея и Порфириона представляют собой несколько проблем.

Во-первых, для того, чтобы генерировать такие огромные джеты, черная дыра должна быть непрерывное питание – что подразумевает огромный резервуар материала – в течение примерно миллиарда лет, и это нетипично, хотя, очевидно, это не невозможно, потому что мы смотрим на результаты.

Во-вторых, длина жиклеров. Мы заглядываем на 7,5 миллиардов лет назад, чтобы увидеть Порфирион, время, когда межгалактическое пространство было более плотным, чем сегодня. И чем дольше растет струя, тем нестабильнее она становится. Как только появляется неустойчивость, струя должна развалиться.

«Как работа с ручкой на бумаге, так и численное моделирование физики струи позволяют предположить, что струи являются нестабильными структурами: после того, как они нарушены, возмущения имеют тенденцию расти, а не уменьшаться», — сказал Оэй.

«В конечном итоге струи разрушаются, поэтому такая (магнито)гидродинамическая нестабильность вместе с ограниченным временем заправки струй (которое, однако, может достигать миллиардов лет!), вероятно. устанавливает приблизительный «верхний предел» роста струй – хотя мы не уверены, где находится этот предел».

Как струи Алкионея и Порфириона оставались стабильными на таких огромных расстояниях пространства-времени, остается загадкой. загадка.

Но они могут дать нам некоторые подсказки о том, как устроена Вселенная. Каждую эпоху пространства-времени охватывает структура, называемая космической паутиной – огромная система нитей, состоящая из темной материи, которая гравитационно сжимает галактики; центры скоплений галактик, где встречаются эти волокна; и огромные пустоты между нитями.

Длина струй Порфириона, по расчетам команды, составляет около 66 процентов радиуса пустоты, внутри которой в тот момент времени находился Порфирион.

Это говорит о том, что эти мегаджеты могут играть роль в формировании космической паутины. По словам исследователей, они могут быть ответственны за странно высокие температуры, обнаруженные в пустотах, и обнаруженные там структуры магнитного поля. Эти детали могли быть помещены туда джетами.

Это особенно интересно, потому что черная дыра довольно часто наблюдалась в ранней Вселенной – активная черная дыра с радиационным режимом, генерирующая много радиации. Это может означать, что в ранней Вселенной было гораздо больше огромных джетов, чем мы думаем, и они играли значительную роль в формировании космической паутины.

Даже позже, как полагает исследовательская группа, космос мог быть изобилующим такие галактики.

«Я думаю, что галактики с гигантскими джетами встречаются чаще, чем мы думаем», — сказал Оэй.

«Это потому, что гигантские струйные системы становится труднее наблюдать, когда они становятся больше. Кроме того, их труднее наблюдать в более отдаленной Вселенной. Поэтому количество обнаруженных на данный момент гигантских джетов ограничено нашими инструментальными возможностями. Как только в ближайшие несколько лет инструменты усовершенствуются, я ожидаю, что галактик с гигантскими джетами станет намного больше. будут найдены.»

И вместе с ними, надеюсь, найдутся ответы на эти загадочные и красивые вопросы.

Исследование команды было опубликовано в журнале Nature.