Ученые обнаружили, что гигантская эллиптическая галактика, расположенная на расстоянии примерно в один миллиард световых лет от Земли, активно участвует в рециклинге – но отнюдь не в рециклинге пластиковых бутылок. Сверхмассивная черная дыра, расположенная в центре галактики, выбрасывает холодный молекулярный газ, который впоследствии вновь падает на эту черную дыру, замыкая таким образом цикл.
Это явление, известное как «фонтан», представляет собой рециклинг звездообразовательного материала на уровне галактики; этот механизм давно предполагался теоретически, однако никогда прежде не был наглядно подтвержден наблюдениями.
Астрономы обнаружили эту живописную сцену в галактике, лежащей в центре скопления галактик Абель 2597.
«Возможно, это первая система, в которой мы обнаруживаем одновременно свидетельства наличия входящего потока холодного молекулярного газа, движущегося в сторону черной дыры, и исходящего потока, или джетов, которые формирует черная дыра», — объяснил главный автор нового исследования Грант Тремблей (Grant Tremblay) из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США.
«Сверхмассивная черная дыра, лежащая в центре этой галактики, действует, словно механический насос, входящий в состав оборудования фонтана».
Черная дыра, разумеется, не может извергать из себя материю в полном смысле этого слова. При поглощении материала черной дырой часть его формирует вращающийся аккреционный диск, подобный воронке, образующейся при сливе жидкости из раковины в ванной. Однако не весь материал в конечном счете оказывается поглощен черной дырой.
Часть его перемещается к полюсам черной дыры, вероятно, вдоль линий магнитного поля — подобно тому, как заряженные частицы солнечного ветра движутся к полюсам Земли вдоль магнитных линий, формируя полярные сияния. Однако динамика черной дыры отличается от динамики Земли: вместо полярных сияний черные дыры формируют джеты плазмы, движущейся со скоростью, близкой к скорости света, из приполярных областей черной дыры.
В случае сверхмассивной черной дыры, изученной в этом исследовании, она выбрасывает джеты холодного молекулярного газа в космос на расстояние порядка 30000 световых лет. Этот газ затем попадает в огромный резервуар холодного газа массой примерно 3 миллиарда масс Солнца, протянувшийся на 100000 световых лет от центра галактики, который питает собой аккреционный диск этой черной дыры.
Втекающий в направлении черной дыры поток холодного газа исследователи наблюдали при помощи радиотелескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), а исходящий поток теплого газа – при помощи инструмента MUSE Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории.
