Художественная иллюстрация пары струй Порфириона, покидающих черную дыру и проходящих через пустоты в космической паутине.
В далекой галактике, когда Вселенной было всего 6,3 миллиарда лет, пирующая черная дыра дала долгую отрыжку. Она испустила две гигантские струи, которые, согласно новому исследованию, теперь являются крупнейшими из когда-либо зарегистрированных учеными. Вместе мощные потоки простираются на 23 миллиона световых лет в длину — эквивалент 140 галактик Млечный Путь, выстроенных в ряд.
«Можно сказать, что это самый большой известный нам объект во Вселенной», — говорит соавтор исследования Мартин Хардкасл, астроном из Университета Хартфордшира в Англии. Новый УченыйАлекс Уилкинс.
Черные дыры часто изображаются как хищные, неотвратимые пожиратели, но иногда эти грязные пожиратели могут также извергать материал. Когда материя падает к своей гибели в черной дыре, часть этого плотного детрита нагревается, сталкивается с магнитным полем черной дыры и, в результате, вырывается из ее гравитационного привязи в виде интенсивных вспышек света и частиц. Свет от этих выбросов может достигать Земли тысячелетиями, поэтому наблюдение за этими далекими объектами — это взгляд назад во времена, когда потоки каскадом со своей домашней базы.
Новая реактивная мегаструктура, описанная в журнале Природа в среду, метко назван Порфирионом, в честь гиганта, который сражался с олимпийскими богами в греческой мифологии. Как следует из названия, каждый аспект Порфириона огромен — его общая выходная мощность эквивалентна триллионам солнц, а его создавшая черная дыра, вероятно, поглощала количество топлива, равное количеству солнца, каждый год в течение миллиарда лет подряд, говорит Хардкасл Новый Ученый.
«Млечный Путь будет маленькой точкой в этих двух гигантских извержениях», — говорится в заявлении ведущего автора исследования и астронома Калифорнийского технологического института Мартина Оэя.
Двойные струи Порфириона исходили из сверхмассивной черной дыры в сердце галактики, которая находится на головокружительном расстоянии в 7,5 миллиарда световых лет от Земли. В течение миллиарда лет гигантская структура извергала и извергала, ее долгая жизнь позволила струям вырасти до необычайных размеров.
«Я бы подумала, что подобное невозможно», — говорит Лаура Оливера-Ньето из Института ядерной физики Общества Макса Планка в Германии, которая не принимала участия в исследовании. Новый Ученый«Просто потому, что он кажется слишком большим, чтобы поддерживать (самолет) в рабочем состоянии так долго».
Раскрытие секретов этой мегаструктуры — непростая задача. Исследователи впервые обнаружили Порфирион с помощью радиотелескопа Low Frequency Array (LOFAR), антенны которого размещены по всей Европе. Для изучения изображений LOFAR потребовалось сочетание проницательного глаза, инструментов машинного обучения и помощи со стороны ученых-любителей. На сегодняшний день LOFAR обнаружил более 10 000 мегаструй черных дыр.
Для более детального изучения Порфириона команда привлекла три других наземных телескопа. Гигантский радиотелескоп Metrewave в Индии и спектроскопический инструмент Dark Energy в Аризоне позволили астрономам найти место рождения струй: большую галактику, в десять раз более тяжелую, чем наш Млечный Путь. Затем ученые использовали обсерваторию WM Keck на Гавайях, чтобы измерить расстояние между струями и Землей.
Порфирион начал свой путь через пустоту пространства, когда Вселенная была всего в два раза моложе своего нынешнего возраста. В то время космос был гораздо более перегруженным. Усики космической паутины — спутанные нити, которые формируют структуру Вселенной и содержат большую часть ее обычной материи — сжимались все ближе друг к другу. Это означает, что струи Порфириона, длинные даже по сегодняшним меркам в постоянно расширяющейся Вселенной, переросли свою собственную галактику и пересекли части паутины. Таким образом, Порфирион мог оказать буквально далеко идущее влияние на эволюцию ранней Вселенной.
Работа показывает, что «струи из черных дыр могут, если обстоятельства сложатся правильно, стать такими же большими, как основные космические структуры Вселенной — скопления галактик, космические нити, космические пустоты», — рассказал Оэй Уиллу Данэму из Reuters.
Характерная сигнатура Порфириона проявляется в виде желтой полосы на этом снимке, полученном LOFAR.
Несмотря на всю свою известность как пожирателей звезд, черные дыры также являются активными сеялками новых миров. Такие выбросы, как Порфирион, могли рассеивать энергию и пищу для звезд в глубь космоса. Авторы подозревают, что струя также могла способствовать распространению магнетизма по космической пустоте. Чрезвычайная длина струй-близнецов дает ученым все основания подозревать, что сферы влияния некоторых черных дыр простираются далеко за пределы их родных галактик.
«Если такие далекие струи могут достигать масштабов космической паутины, то каждое место во Вселенной могло быть затронуто активностью черных дыр в какой-то момент космического времени», — говорится в заявлении Оэи.
Помимо своей экстремальной длины и продолжительности жизни, последнее открытие струи преподносит еще больше сюрпризов о том, на что способны черные дыры. Телескопические наблюдения показали, что черная дыра Порфириона находилась в так называемом радиационном режиме, когда она изрыгнула. В этом состоянии, которое было обычным в ранней Вселенной, черные дыры предпочитают высвобождать энергию через быстро движущиеся ветры, а не через струйные импульсы, думали ученые. Естественно, Порфирион является контрпримером к этому предположению, предполагая исследователям, что прошлое Вселенной могло содержать более чрезвычайно длинные струи, испускаемые радиационными черными дырами.
«Вполне возможно, что существуют и другие самолеты такого же размера или даже большего размера, ожидающие своего обнаружения», — говорит Хардкасл Роберту Ли. Space.com. «Мы пока обследовали только около восьмой части неба с помощью LOFAR. Он и другие телескопы, такие как готовящийся Square Kilometer Array, почти наверняка найдут что-то большее, прежде чем мы закончим».
