«Джеймс Уэбб» обнаружил мощнейшее во Вселенной галактическое извержение

Инфракрасные возможности космического телескопа «Джеймс Уэбб» помогли обнаружить мощнейшее во Вселенной галактическое извержение.

Об открытии крупнейшего из известных потоков перегретого газа астрономы из Калифорнийского университета в Ирвайне (UC Irvine) сообщили в журнале Science. Раскаленный газ выбрасывается из соседней галактики VV 340a, источник его — активная сверхмассивная черная дыра в ее ядре.

Газ образует вытянутые туманности по обе стороны от галактики, длина каждой — не менее трех килопарсек (один парсек — около 31 триллиона километров). Для сравнения, толщина всего диска VV 340a составляет около трех килопарсек.

«В других галактиках газ в таком высокоэнергетическом состоянии, как правило, ограничен областью в несколько десятков парсеков от черной дыры. Наше же открытие превосходит типичные масштабы в 30 и более раз», — пояснил астрофизик Джастин Кадер из UC Irvine, ведущий автор исследования.

Ученые воспользовались наблюдениями в радиодиапазоне, сделанными Очень большой антенной решеткой Карла Янского в Нью-Мексико. Эти данные позволили выявить пару крупномасштабных плазменных струй (джетов), вырывающихся по обе стороны галактики. Астрономам известно, что такие струи, которые разгоняют и выбрасывают перегретый газ из галактики, образуются, когда экстремальные температуры и магнитные поля, возникающие в газе, попадают на активную сверхмассивную черную дыру в центре галактики.

Закручивающиеся струи

На крупных масштабах такие струи закручиваются спиралью, что указывает на явление, называемое прецессией джета — изменение его ориентации с течением времени, подобное периодическому колебанию волчка.

«Это первое наблюдение прецессии джета килопарсекового масштаба в дисковой галактике, — подчеркнул Кадер. — Насколько нам известно, мы впервые видим, как прецессирующая радиоструя галактического масштаба создает мощный выброс коронального газа».

По мнению исследователей, по мере движения наружу струи взаимодействуют с веществом галактики-хозяина, выталкивая его и переводя в высокоэнергетическое состояние. Так образуется корональный газ — термин, заимствованный из солнечной физики: так называют горячую, сильно ионизированную плазму во внешней атмосфере нашей звезды. Важно, что этот перегретый корональный газ почти всегда связан лишь с компактной внутренней структурой активной черной дыры и редко простирается далеко в саму галактику. За ее пределами его почти никогда не наблюдают, уточнил Кадер.

По его словам, кинетическая мощность потока выбрасываемого коронального газа эквивалентна взрыву 10 квинтиллионов водородных бомб каждую секунду.

«Мы обнаружили самую протяженную и однородную структуру коронального газа на сегодняшний день, — сказала старший соавтор работы Вивьен Ю, бывший астроном UC Irvine, теперь — доцент Калифорнийского технологического института. — Мы ожидали, что JWST откроет для нас тот спектральный диапазон, где доступны инструменты для изучения активных сверхмассивных черных дыр, но не думали, что в первом же изученном объекте увидим настолько узконаправленное и протяженное излучение. Это стало приятным сюрпризом».

Увидеть сквозь пыль

Полная картина струй и создаваемого ими коронального излучения прояснилась после того, как Кадер и его команда объединили наблюдения за галактикой VV 340a, полученные с помощью нескольких разных телескопов.

Данные телескопа Keck II на Гавайях показали наличие большего количества газа, простирающегося еще дальше от галактики — на расстояние до 15 килопарсек от активной черной дыры. Этот более холодный газ может быть «ископаемой летописью» истории взаимодействия джета с галактикой — остатками от предыдущих выбросов из ее ядра, полагают авторы.

Сведения о корональном газе получены с телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST). Его инфракрасные возможности помогли совершить открытие. Галактика VV 340a содержит много пыли, которая мешает телескопам видимого диапазона (таким как Keck) разглядеть, что происходит в ее недрах. В ИК-диапазоне, в котором влияние пыли меньше, хорошо видны колоссальные масштабы извержения. По расчетам, джет ежегодно лишает галактику VV 340a количества газа, достаточного для образования 19 звезд, подобных нашему Солнцу.

«По сути, он серьезно ограничивает процесс звездообразования в галактике, нагревая и удаляя газ, из которого рождаются звезды», — объяснил Кадер.

Что дальше

В нашей Галактике такого впечатляющего явления нет. Но могло быть около двух миллионов лет назад, допускает астрофизик. И если он прав — это событие вполне могли наблюдать в ночном небе наши предки Homo erectus.

В планах ученых — исследование других галактик, с тем чтобы попытаться заметить что-то подобное там. Это поможет понять, какое будущее может ждать такие галактики, как наш Млечный Путь. «Нам не терпится узнать, что еще мы сможем обнаружить», — заключила Ю.