Самый большой взрыв во Вселенной был найден. Это рекордное, гигантское извержение произошло из черной дыры в далеком скоплении галактик за сотни миллионов световых лет от нас.
«В некотором смысле этот взрыв похож на извержение вулкана Сент-Хеленс в 1980 году», - сказала Симона Джацинтуччи из Военно-морской исследовательской лаборатории в Вашингтоне, округ Колумбия, и ведущий автор исследования. «Ключевое отличие состоит в том, что вы могли бы поместить пятнадцать галактик Млечного в ряд кратер и это извержение нагреет весь газ в этом скоплении».
Астрономы сделали это открытие, используя рентгеновские данные с рентгеновской обсерватории Чандра НАСА и XMM-Ньютон ЕКА, а также радиоданные из широкополосного массива Мерчисона (MWA) в Австралии и радиотелескопа гигантского Metrewave (GMRT) в Индии.
Непревзойденная вспышка была обнаружена в скоплении галактик Змееносец, которое находится на расстоянии около 390 миллионов световых лет от Земли. Галактические скопления - это самые большие структуры во Вселенной, удерживаемые гравитацией вместе, которые содержат тысячи отдельных галактик, темную материю и горячий газ.
В центре скопления Змееносца находится большая галактика, которая содержит сверхмассивную черную дыру. Исследователи считают, что источником гигантского извержения является как раз эта черная дыра.
Хотя черные дыры известны тем, что притягивают к себе материал, они часто извергают огромное количество материала и энергии. Это происходит, когда вещество, падающее на черную дыру, перенаправляется в струи или лучи, которые вырываются наружу в космос и врезаются в любой окружающий черную дыру материал.
Наблюдения Чандры, о которых сообщалось в 2016 году, впервые выявили намеки на гигантский взрыв в скоплении галактик Змееносца. Норберт Вернер и его коллеги сообщили об обнаружении необычного изогнутого края на изображении скопления Чандры. Они рассмотрели часть стенки полости горячего газа, которая вероятно создается струями из сверхмассивной черной дыры. Однако они отклонили эту возможность, отчасти потому, что для черной дыры потребовалось бы огромное количество энергии для создания такой большой полости.
Последнее исследование Джацинтуччи и ее коллег показывает, что действительно произошел огромный взрыв. Во-первых космический рентгеновский телескоп XMM-Ньютон также обнаружил искривленный край, что подтверждает наблюдения Чандры. Их решающим достижением стало использование новых радиоданных от MWA и данных из архивов GMRT, чтобы показать, что изогнутый край действительно является частью стенки полости, поскольку она граничит с областью, заполненной радиоизлучением. Это излучение от электронов, ускоренных почти до скорости света. Ускорение, вероятно, исходило от сверхмассивной черной дыры.
«Полученные радиоданные совпадают с данными по рентгеновским лучам», - сказал соавтор Максим Маркевич из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Это говорит нам то, что здесь произошло извержение беспрецедентных размеров».
Количество энергии, необходимое для создания полости у Змееносца, примерно в пять раз больше, чем у предыдущего рекордсмена, MS 0735+74 , и в сотни и тысячи раз больше, чем у типичных скоплений.
Извержение черной дыры, должно быть, закончилось, потому что исследователи не видят никаких свидетельств наличия текущих джетов в радиоданных. Это может быть объяснено данными Чандры, которые показывают, что самый плотный и холодный газ, видимый в рентгеновских лучах, в настоящее время находится в другом месте, далеко от центральной галактики. Если этот газ сместился в сторону от галактики, он также лишает черную дыру топлива для роста, что прекращает выбросы из черной дыры.
Это смещение газа, вероятно, вызвано «выплескиванием» газа из скопления. Обычно слияние двух скоплений галактик вызывает такое выплескивание, но здесь оно могло быть вызвано извержением.
Одна из загадок состоит в том, что видна только одна гигантская область радиоизлучения, хотя эти системы обычно содержат две на противоположных сторонах черной дыры. Возможно, что газ на другой стороне скопления менее плотный, поэтому радиоизлучение там затухало быстрее.
«Как это часто бывает в астрофизике, нам действительно нужны многоволновые наблюдения, чтобы по-настоящему понять физические процессы в работе», - сказала Мелани Джонстон-Холлитт, соавтор Международного центра радиоастрономии в Австралии. «Объединение информации от рентгеновских и радиотелескопов выявило этот необычный источник, но для ответа на многие оставшиеся вопросы, которые ставит этот объект, потребуются дополнительные данные».
Статья, описывающая эти результаты, появилась в номере Astrophysical Journal от 27 февраля. Помимо Джацинтуччи, Маркевича и Джонстона-Холлитта авторами являются Дэниел Вик (Университет Юты), Цянь Ван (Университет Юты) и Трейси Кларк (военно-морская исследовательская лаборатория). Статья Норберта Вернера за 2016 год была опубликована в ежемесячных Заметках Королевского астрономического общества.