Вчені заявили, що енергія чорних дір руйнує умови для життя у Всесвіті

Астрономи вперше змогли безпосередньо виміряти кінетичну енергію газу, який розбурхує надмасивна чорна діра. Це стало можливим завдяки рентгенівській місії XRISM, запущеній у 2023 році спільно JAXA, NASA та ESA. Нові результати показують, як турбулентність і потужні викиди від чорних дір впливають на газ у центрах галактичних скупчень і гальмують утворення нових зір.

Надмасивні чорні діри, маса яких може у мільярди разів перевищувати масу Сонця, розташовані в центрах великих галактик і визначають їхню еволюцію. Під час активної фази вони випромінюють струмені на мільйони світлових років і нагрівають навколишнє середовище. Досі науковцям бракувало точних даних про те, як саме цей процес впливає на газ, але XRISM з інструментами Resolve та Xtend дозволив розрізняти рентгенівське випромінювання різних елементів і вимірювати швидкість руху газу.

На цьому зображенні показані дані рентгенівського спостереження XRISM з скупчення Персея. На панелях показані області, де XRISM виміряв швидкість газу, причому жовтий колір означає найвищу швидкість, а синій — найнижчу. Найвища швидкість спостерігається поблизу центру, де знаходиться надмасивна чорна діра. Газ у більшому масштабі рухається під впливом триваючого злиття. Джерело зображення: JAXA

Перше дослідження, опубліковане в Nature, стосувалося скупчення Персея, а друге — галактики M87 у скупченні Діви. У M87 зафіксували найпотужнішу турбулентність поблизу чорної діри: швидкість газу максимальна біля центру й зменшується з віддаленням. У Персеї виявили два джерела руху — локальне від чорної діри та масштабне через злиття галактик. Це вперше дозволило відокремити вплив чорної діри від інших космічних процесів.

Результати пояснюють, чому в центрах галактичних скупчень формується менше зір, ніж очікувалося. Зірки виникають із холодного газу, але турбулентність і нагрівання від активних ядер галактик перешкоджають його охолодженню. Дослідники наголошують, що турбулентність є ключовою частиною енергетичного обміну між чорними дірами та їхнім оточенням.

У майбутньому ще точніші вимірювання має забезпечити місія ESA Athena. Вчені переконані, що поступово наближаються до розв’язання однієї з головних загадок космосу — як саме надмасивні чорні діри впливають на еволюцію галактик і формування зір.