Телескоп ALMA рассмотрел древнейший из «галактических штормов»
Как художник представляет себе галактический ветер
В центре многих крупных галактик находятся сверхмассивные чёрные дыры, массой в миллионы и даже миллиарды солнечных. Как правило масса таких чёрных дыр оказывается пропорциональной массе центрального региона галактики, балджа. Эта, казалось бы, очевидная пропорция, на самом деле порождает много вопросов. Ведь размеры галактик и чёрных дыр различаются примерно на 10 порядков. Астрономы считают, что из пропорциональности масс объектов, так сильно отличающихся по размеру, следует, что чёрные дыры и галактики росли и развивались вместе, активно взаимодействуя друг с другом.
Одним из видов такого взаимодействия служит явление под названием «галактический ветер». Чёрная дыра притягивает материю, та начинает двигаться, и появившаяся в результате кинетическая энергия из-за взаимодействия пыли и газа переходит в тепловую, выталкивающую часть материи вовне.
Как пояснил главный автор исследования Такума Изуми, астрономов волнует вопрос того, когда именно во Вселенной впервые появились галактические ветры. Он непосредственно связан с вопросом совместной эволюции галактик и сверхмассивных чёрных дыр.
Сначала команда при помощи принадлежащего японской Национальной астрономической обсерватории телескопа «Субару» учёные нашли более 100 галактик возрастом более 13 млрд лет, в центре которых находились сверхмассивные чёрные дыры (возраст Вселенной оценивается в 13,8 млрд лет).
Затем учёные воспользовались высокой чувствительностью телескопа ALMA и изучили движение газа в таких галактиках. В частности ALMA наблюдал за галактикой HSC J124353.93+010038.5 (или просто J1243+0100), и засёк радиоволны, излучаемые её пылью.
Анализ показал, что в галактике присутствует газ, движущийся со скоростью порядка 500 км/с. Его энергии достаточно для того, чтобы сдувать звёздный материал и прерывать процесс формирования звёзд. Этот галактический ветер размером со всю галактику стал старейшим из наблюдаемых примеров этого явления. Предыдущий рекорд принадлежал галактике на 100 млн лет младше этой.
Так ALMA видит галактику J1243+0100. Жёлтым отмечен спокойный газ, а синим — высокоскоростной ветер. Судя по тому, что он находится в центре галактики, порождает его чёрная дыра.
Измерив скорость движения спокойного газа галактики, астрономы прикинули массу галактического балджа на основании гравитационного баланса. Её масса примерно в 30 млн раз превосходит массу Солнца. Другой метод оценки показал, что масса сверхмассивной чёрной дыры в центре J1243+0100 составляет примерно 1% от этой цифры. Соотношение массы балджа и чёрной дыры оказалось практически идентичным пропорциям, существующим в современной Вселенной. По-видимому, совместная эволюция сверхмассивных чёрных дыр и галактик шла уже с первого миллиарда лет существования Вселенной.
