Надмасивна чорна діра викинула джети завдовжки 23 мільйони світлових років

Астрофізики вперше виявили потужні плазмові потоки, які вириваються з околиць надмасивної чорної діри, розташованої на відстані приблизно 7,5 мільярда світлових років від Землі. Зафіксувати рекордні джети вдалося за допомогою радіотелескопа LOFAR (International Low-Frequency ARray) у Нідерландах.

Вузькі струмені чорних дірок, або джети, — це потоки заряджених іонів, електронів та інших частинок, які розганяються до навколосвітніх швидкостей завдяки величезним магнітним полям навколо чорних дірок. Стійкі протягом мільйонів років джети можуть досягати колосальних розмірів і впливати на розподіл матерії та магнітних полів у міжгалактичному середовищі — так званому космічному павутинні. 

Про існування джетів вчені знають більше 100 років, але донедавна вважалося, що вони не можуть простягатися надто далеко від місця, де виникли. Теоретичні моделі припускали, що природна межа їхнього зростання становить приблизно 16,3 мільйона світлових років (п’ять мегапарсек). Результати нового дослідження, опублікованого в журналі Nature, змінили уявлення астрофізиків про джети: довжина виявленої структури становить приблизно 23 мільйони світлових років (сім мегапарсек).

Два потужні потоки, що вириваються в порожній космічний простір, отримали назву «Порфіріон» — на честь гіганта з грецької міфології. Їхня сумарна міць, за оцінками дослідників, еквівалентна трильйонам сонців. 

Розміри «Порфіріону» свідчать про те, що струмені відіграють важливу роль у формуванні та еволюції Всесвіту, перешкоджаючи утворенню зірок і викидаючи в космос величезну кількість матеріалу та енергії. Вони настільки потужні, що проникають далеко за межі галактики — господині чорної дірки, пронизуючи великі порожнечі космічного павутиння. 

«Порфіріон» показує, що маленькі і великі об’єкти у Всесвіті тісно пов’язані. Ми бачимо єдину чорну дірку, яка створює структуру, за масштабом подібну до космічних ниток і пустот», —  зазначив провідний автор нової наукової роботи Мартійн Оей з Каліфорнійського технологічного інституту (США). 

Найбільші коли-небудь виявлені джети вириваються з нижньої і верхньої частин надмасивної чорної діри. Вони, як припустили дослідники, почали формуватися, коли Всесвіту було близько 6,3 мільярда років, тобто приблизно 7,5 мільярда років тому. 

Відкриття вдалося здійснити за допомогою низькочастотного радіоінтерферометра LOFAR, розташованого в Нідерландах. Його висока чутливість та дозвіл дозволяють вивчати слабкі та протяжні радіоструктури у Всесвіті. 

Щоб докладніше вивчити галактику — господарку надмасивної чорної діри, астрофізики задіяли гігантський радіотелескоп Metrewave (GMRT) в Індії та обсерваторію WM Keck на Гаваях. Сукупність цих інструментів дозволила отримати детальні зображення та дані про структуру та властивості джетів.

Наразі вчені планують провести додаткові спостереження та моделювання, щоб зрозуміти механізми, що дозволяють джетам зберігати стабільність на таких масштабах.

«Як ці джети можуть зберігати свою когерентність на таких величезних відстанях, залишається загадкою», — визнали дослідники.