Мощная древняя вспышка чёрной дыры в Млечном Пути

Интенсивная вспышка от чёрной дыры в Млечном Пути когда-то осветила газ далеко за пределами нашей Галактики


Около 3,5 миллионов лет назад сверхмассивная чёрная дыра в центре нашей галактики Млечный Путь произвела огромный выплеск энергии.
Вероятно, впоследствии наши первобытные предки, уже бродившие по африканским равнинам, могли видеть эту вспышку как призрачное свечение в небе в районе созвездия Стрельца. Это могло продолжаться в течение 1 миллиона лет.

Теперь, спустя целые эпохи, благодаря уникальным возможностям космического телескопа Хаббл, астрономы пытаются обнаружить следы этого катастрофического взрыва.
Изучив далёкие окраины нашей Галактики, они обнаружили, что энергетический выброс от чёрной дыры покрыл огромные космические расстояния, осветив обширный шлейф газа, который тянется за двумя известными галактиками-спутниками Млечного Пути: Большим и Малым Магеллановыми Облаками.

Вероятно, энергетический выброс был вызван крупным водородным облаком, в 100000 раз превышавшим массу Солнца, втягивавшимся в диск из вещества, закрученного вокруг центральной чёрной дыры.
В результате последовавшей вспышки, с обеих сторон плоскости Галактики образовались расширяющиеся конусы ультрафиолетового излучения, проникшего впоследствии глубоко в космос.

Конус излучения, который вырвался из южного полюса Млечного Пути, достиг массивной лентообразной газовой структуры, называемой Магеллановым потоком.
Вспышка осветила часть потока, ионизируя содержащийся в нём водород (этого было достаточно, чтобы создать свет, эквивалентный 100 миллионам Солнц), отрывая электроны от атомов.

"Вспышка была настолько мощной, что осветила поток, как рождественская елка - это было катастрофическое событие! - говорит главный исследователь Эндрю Фокс из Научного Института космического телескопа (STScI). - Это показывает нам, что различные области Галактики взаимосвязаны - то, что происходит в галактическом центре, влияет на то, что происходит в Магеллановом потоке. Постепенно мы узнаём о том, как чёрная дыра влияет на Галактику и её окружение".

Для исследования потока в ультрафиолетовом диапазоне Фокс и его команда задействовали космический телескоп Хаббл, используя при этом фоновые квазары (яркие ядра далёких активных галактик) в качестве источников света.
Спектрограф Хаббла способен фиксировать следы ионизированных атомов в ультрафиолетовом свете от квазаров.
Астрономы изучили спектральные линии 21 квазара далеко за Магеллановым потоком и 10 квазаров позади другого объекта, называемого Ведущим рукавом - неоднородным и разорванным газовым шлейфом, который находится впереди Большого и Малого Магеллановых Облаков на их орбите вокруг Млечного Пути.

"Когда свет от квазара проходит сквозь интересующий нас газ, часть света с определёнными длинами волн поглощается атомами в газовом облаке, - объясняет Элейн Фрейзер, которая проанализировала спектральные линии и обнаружила новые тенденции в данных. - Когда мы смотрим на спектр излучения от квазара на определенных длинах волн, мы видим признаки поглощения света. Из этого мы можем сделать выводы о самом газе".

Учёные обнаружили свидетельства того, что ионы в Магеллановом потоке образовались в результате энергетической вспышки. Взрыв был настолько мощным, что осветил весь поток, хотя эта структура находится на расстоянии примерно в 200000 световых лет от центра Галактики.

В отличие от Магелланова потока, Ведущий рукав не имеет никаких признаков того, что когда-то он был освещён мощной вспышкой. В этом есть смысл, поскольку Ведущий рукав не находится непосредственно под южным полюсом нашей Галактики, поэтому его не затронуло излучение от взрыва.

В результате того же события, которое вызвало вспышку излучения, произошёл выброс горячей плазмы, которая вытянулась сейчас примерно на 30000 световых лет с обеих сторон плоскости нашей Галактики.
Эти невидимые пузыри с массой в миллионы Солнц называются пузырями Ферми. Их энергетическое гамма-излучение было обнаружено в 2010 году космическим гамма-телескопом Ферми.
В 2015 году Фокс использовал ультрафиолетовую спектроскопию Хаббла для измерения скорости расширения и состава этих пузырей.

Теперь его научной команде удалось с помощью Хаббла заглянуть за пределы пузырей.
"Мы всегда думали, что пузыри Ферми и Магелланов поток существуют отдельно и не связаны между собой, располагаясь в разных частях галактического гало, - сообщает Фокс. - Теперь же мы видим, что одна и та же мощная вспышка от центральной чёрной дыры нашей Галактики сыграла важную роль в обоих случаях".

Это исследование стало возможным только благодаря уникальным возможностям работы Хаббла в ультрафиолетовом диапазоне.
Из-за фильтрующих эффектов земной атмосферы ультрафиолетовое излучение трудно изучать с помощью наземных телескопов.
"Это очень богатая область электромагнитного спектра - в ультрафиолетовом диапазоне можно исследовать множество характеристик и особенностей, - объясняет Фокс. - При работе в оптическом и инфракрасном диапазонах их можно не увидеть. Вот почему приходится делать это из космоса. И Хаббл - единственный телескоп для работы такого рода".

Результаты исследований будут опубликованы в ближайшее время в "Астрофизическом журнале" (Astrophysical Journal).


На иллюстрации слева направо:
Млечный Путь, Ведущий рукав, Большое Магелланово Облако, Малое Магелланово Облако, Магелланов поток, пузыри Ферми.




Источник: https:// www.nasa.gov/ feature/ goddard/ 2020/ intense-flash-from -milky-ways-black-hole -illuminated-gas-far-outside -of-our-galaxy/