top of page

Възможно ли е колосални струи от черни дупки да са оформили ранната Вселена?


В галактика, отдалечена на 7,5 милиарда светлинни години, свръхмасивна черна дупка изстрелва потоци от намагнетизирана плазма, които се простират на дължина от 140 Млечни пътища. Тази умопомрачителна структура - наречена Порфирион, по името на великан от гръцката митология - съдържа най-големите струи от черна дупка, които физиците някога са виждали, съобщи екип в Nature миналия месец. И нейното съществуване предполага, че струите на черните дупки може да са изиграли по-важна роля в оформянето на космоса, отколкото се смяташе досега.


Черните дупки понякога генерират струи, когато преяждат, тъй като материята се натрупва около устата им и се сблъсква с екстремни астрофизични сили. Цялата материя, която се приближава към черна дупка, приема формата на спираловиден диск. Този диск се завихря с такава бърза скорост, че материята в него се нажежава до бяло и се йонизира, превръщайки се в плътна плазма, завихрена от магнитни полета. Въртящата се черна дупка може да усуче тези магнитни полета в тесни конуси на всеки от полюсите си на въртене. По-голямата част от материята, излизаща от диска, ще се насочи директно към устието на черната дупка. Но малка част от нея попада в усукващите се полета и се изстрелва навън, създавайки два прави лъча, които някои астрофизици оприличават на джедайски светлинни мечове.

Такива струи първоначално привличат вниманието на учените, защото служат като визуални маркери за черните дупки - бездънни ями, които иначе са невидими за повечето телескопи. Едва с течение на времето изследователите забелязаха, че струите са важни сами по себе си: интензивната топлина, която струите отделят, понякога пречи на околния газ да се срине и да се образува в нови звезди. Подобно въздействие обаче изглеждаше ограничено, тъй като се смяташе, че струите не се простират твърде далеч отвъд пределите на собствената си галактика, ако изобщо се простират. Проучването на небето, което е в основата на новото изследване, усложни тази картина, като идентифицира повече от 10 000 масивни системи от струи на черни дупки, сред които е и Порфирион.


Древни и колосални струи като Порфирион може да са допринесли за някои от характеристиките на ранната Вселена, казва водещият автор на изследването Мартин Оей, астроном от Калифорнийския технологичен институт.

През 2022 г. Оей и колегите му изследователи откриха друга струйна система, изхвърляща черни дупки, която от край до край се простира на 16 милиона светлинни години, или 100 Млечни пътища. Порфирион надминава този предишен рекордьор - Алционеус, не само с абсолютния си размер, но и с относителното си влияние върху космическата си околност. Роден по времето, когато Вселената е била на по-малко от половината от сегашната си възраст и поради това много по-малка и по-плътна от днешната, Порфирион може да достигне и да докосне повече, отколкото някога е могъл да достигне Алционеус.


Смята се, че струите на Порфирион съдържат общата мощност на трилиони слънца и повишават температурата на околния газ с един милион градуса по Целзий. Това означава, че те може да са възпрепятствали формирането не само на звезди, но и на цели галактики в ранната Вселена. Техните високоскоростни струи от намагнетизирани изхвърляния биха могли също така да пробият и да запълнят празноти в космическата мрежа- мрежата от богати на материя нишки и редки на материя кухини, която формира мащабната структура на Вселената.


Оей е най-заинтригуван от възможността реактивни системи като Порфирион да са помогнали за създаването на живот на Земята. Магнитното поле на нашата планета предпазва земната биосфера и атмосфера от набезите на високоенергийни космически лъчи и опасни изблици на слънчеви частици и радиация. Въпреки това магнитното поле на Земята е вградено в магнитното поле на нашата звезда и следователно е взаимосвързано с него, което на свой ред се намира в други магнитни полета, простиращи се в Млечния път - а може би и отвъд него. Тази скаларна следа е дълга и слаба, но може да се проследи назад във времето и пространството до нашето собствено място върху една от нишките на космическата мрежа - и до потенциалните смущения от структури като Порфирион.


За да оценят по-добре въздействието, което подобни струи може да са имали върху ранната Вселена, изследователите ще трябва да създадат по-изчерпателен каталог на структурите. Новото изследване изследва само 15 процента от небето, което може би оставя още много джетове, които предстои да бъдат открити. И е трудно да се прецени колко от тези гаргантюански структури съществуват, отбелязва Оей, тъй като условията, които създават и поддържат мощните потоци, остават слабо проучени.


Фактът, че учените изобщо могат да разберат такива големи струи, е доказателство за чувствителността на съвременните телескопи. Самият размер на струите ги прави трудни за откриване в малкото зрително поле, с което разполагат най-мощните телескопи. В новото изследване Оей и членовете на неговия екип се обръщат към европейската мрежа от радиотелескопи, наречена Low Frequency Array (LOFAR), като търсят в нейните изображения на небето радиосветлина с дължина на вълната приблизително два метра. Тези „вълни с човешки размер“ предлагат признаци за „места, където се случва нещо бурно и впечатляващо“, казва той. Когато Порфирион се появи, те използваха две други съоръжения - Гигантския метровалунен радиотелескоп в Индия и обсерваторията У. М. Кек в Хавай, за да открият и изучат галактиката, която е източник на сигнала. След като първоначално си е поставил за цел да изследва космическата мрежа, Оей открива, че двойката струи на Порфирион е двойно по-голяма изненада - и очаква още безброй изненади, тъй като екипът продължава да изучава Порфирион и други системи от гигантски струи.

Comentários


bottom of page