Астрономы обнаружили гигантский «фонтан» в недалеком галактическом скоплении

Необычно яркое галактическое скопление Abell 2597 в созвездии Водолея по космическим мерках находится от нас сравнительно недалеко - всего один миллиард световых лет. В центре этого скопления из пятидесяти галактик располагается массивная эллиптическая галактика, которая по-английски называется Abell 2597 Brightest Cluster Galaxy, что в переводе означает «самая яркая галактика кластера Abell 2597». Эта гигантская галактика является источником огромных потоков молекулярного газа. Такой феномен решили повнимательнее рассмотреть исследователи группы Гранта Трембли из Гарвардского Смитсоновского центра астрофизики, и именно они идентифицировали наблюдаемое явление, как особый вид галактических суперфонтанов.

Наложение изображений галактического скопления Abell 2597 отображает фонтаноподобный газовый поток, который приводится в действие сверхмассивной черной дырой в центральной галактике. Желтым цветом светится холодный газ, красным же цветом выделяется горячий водородный газ. Фото: alma (eso/naoj/nrao), tremblay et al.; nrao/aui/nsf, b. saxton; nasa/chandra; eso/vlt

В действие приводится этот мощнейший поток сверхмассивной черной дырой в сердце далекой галактики. Как определили ученые с помощью инструмента Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)  и спектрографов MUSE на большом телескопе Very Large Telescope Южной Европейской обсерватории  (ESO) в Чили, струя газа снова возвращается, выпадая галактическим ливнем, на черную дыру.

Черная дыра работает гигантским насосом

«Вполне вероятно, что это стало первой системой, где мы смогли обнаружить четкие подтверждения притока холодного молекулярного газа в направлении черной дыры с одновременным испусканием или выбросом потоков, выталкиваемых черной дырой», - объясняет Трембли. - «Сверхмассивная черная дыра в центре этой гигантской галактики выглядит, словно механический насос в обычном фонтане».

Трендли и его команда использовали инструмент ALMA для определения позиции и движения молекул моноксида углерода (СО) в тумане, о чем они и сообщили в научном издании Astrophysical Journal. Эти холодные молекулы температурой от -250 до -260 градусов Цельсия снова падают назад, попадая на черную дыру. Команда использовала также и данные, полученные с помощью инструмента MUSE, что позволило подробнее исследовать более теплый газ в форме реактивных струй, то есть узко сфокусированных потоков материи, исходящих из точек вблизи черной дыры.

Круговорот жара и холода

Будучи объединенными, эти два массива данных позволили увидеть полную картину всего процесса. Холодный газ попадает на черную дыру, сильно ускоряется вблизи нее и вследствие трения его молекулы сильно нагреваются еще до того, как газ снова выбрасывается в форме реактивной струи горячей плазмы в пустоту космоса. Эти струи выстреливают из черной дыры, словно удивительные и гигантские галактические фонтаны. Без малейшего шанса избежать гравитационного захвата галактикой, плазма охлаждается, после чего снова выпадает своеобразным должен на черную дыру, где круговорот начинается заново.

Полный круговорот из падения и выброса, питающий этот гигантский космический источник, еще никогда не наблюдался одновременно в одной и той же системе. © European Southern Observatory (ESO)

Такое беспримерное наблюдение вполне могло бы стать основанием для выводов в отношении жизненного цикла галактик. Ученые предполагают, что такой процесс представляется не просто распространенным и типичным, но и может дать важную информацию для понимания процессов образования галактик. В то время, как падения и выброс холодного молекулярного газа наблюдался уже и раньше, в этот раз впервые удалось наблюдать одновременно оба эти феномена внутри одной и той же системы. И это следует рассматривать в качестве подтверждения, что они являются частями одного и того же могущественного процесса.