Квазары, одни из самых ярких объектов во Вселенной, представляют собой активные ядра галактик, питаемые сверхмассивными чёрными дырами. Эти чёрные дыры генерируют мощные струи излучения, которые отталкивают окружающий газ со скоростью около 58 миллионов километров в час.

Недавно проведённое исследование учёных Университета Висконсина-Мэдисона раскрывает критическую роль, которую сверхмассивные чёрные дыры и их джеты играют в формировании и развитии галактик. Исследователи проанализировали восьмилетние данные о квазаре SBS 1408+544, расположенном в созвездии Волопаса на расстоянии 13 миллиардов световых лет.

SBS 1408+544 существовал всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, что делает его одним из старейших известных квазаров. Его свет преодолел 13 миллиардов световых лет, позволяя астрономам заглянуть в далёкое прошлое Вселенной.

Источник: NASA / CXC / Nahks Tr’Ehnl

Массивное гравитационное поле чёрной дыры-квазара притягивает окружающую материю, образуя аккреционный диск, который нагревается и излучает колоссальное количество энергии. Энергия аккреционного диска также ускоряет материю до околосветовых скоростей, выбрасывая её в виде джетов.

Джеты квазаров, сопровождаемые электромагнитным излучением, воздействуют на окружающее вещество несколькими способами. Во-первых, они отталкивают окружающие облака газа, препятствуя их гравитационному коллапсу в новые звёзды. Во-вторых, они участвуют в определении формы галактики, создавая вытянутые структуры и подпитывая активность звездообразования в других областях.

Аккреционные диски вокруг сверхмассивных чёрных дыр в квазарах не просто излучают, они также служат источником мощных ветров, которые оказывают влияние на окружающие галактики.

Исследования команды Университета Висконсина-Мэдисона показывают, что излучение от аккреционного диска квазара SBS 1408+544 выталкивает окружающий газ, создавая потоки со скоростью до 58 миллионов километров в час. Эти ветры настолько сильны, что могут прерывать звездообразование и даже «убивать» родительские галактики.

Изображение сверхмассивного квазара SBS 1408+544 в созвездии Волопаса.
Источник:  Jordan Raddick / SDSS collaboration

Астрофизики обнаружили эти ветры, наблюдая спектральные линии поглощения углерода в излучении квазара. По мере того, как излучение выталкивало газ, линии поглощения сдвигались, указывая на увеличение скорости ветра.

Влияние этих ветров на галактики может быть двояким. С одной стороны, они могут выталкивать газ, необходимый для звездообразования, останавливая рост галактик. С другой стороны, сжатие газа ветрами может стимулировать звездообразование в других областях галактики.

Кроме того, ветры от сверхмассивных чёрных дыр могут выходить за пределы галактик, влияя на соседние галактики и даже на сверхмассивные чёрные дыры в их центрах. Это означает, что эти ветры играют важную роль в формировании и эволюции галактик на самых больших масштабах.

По словам руководителя команды Кэтрин Гриер: «Хотя сверхмассивные чёрные дыры относительно малы по сравнению со своими галактиками, их джеты могут существенно влиять на окружение». Эти ветры являются мощным каналом, через который сверхмассивные чёрные дыры взаимодействуют друг с другом и со своими родительскими галактиками.