Введение
Гигантские скопления галактик можно представить как «космические мегаполисы»: сотни и тысячи галактик, окружённых раскалённым газом температурой в десятки миллионов градусов. Обычно такие системы делят на «спокойные» (relaxed) и «возмущённые» (unrelaxed). В первых горячий газ распределён симметрично и в центре образует холодное ядро (cool core) – область, где газ быстрее остывает, выпадает в «газовый дождь» и питает центральную галактику. В других, более хаотичных кластерах, недавние слияния перемешивают и нагревают газ, разрушая эти ядра.
Главный «регулятор» в центрах – активное галактическое ядро (AGN), то есть сверхмассивная чёрная дыра, которая при пробуждении выбрасывает джеты – узкие струи плазмы, разогревающие газ и не позволяющие ему слишком быстро остывать. Это похоже на котёл с кипящей водой: если подбрасывать дрова (AGN), вода не успеет превратиться в лёд (звёзды).
Однако бывают переходные системы – когда газ ещё активно остывает, а AGN только начинает «просыпаться». Именно такой редкий случай представлен в недавно открытом кластере CHIPS 1911+4455, удалённом от нас на ~6 миллиардов световых лет.
Наблюдения
Чтобы заглянуть в центр этого кластера, астрономы использовали два мощнейших инструмента радиоастрономии:
- VLBA (Very Long Baseline Array) – сеть антенн по всей Америке, работающая как единый гигантский радиотелескоп с разрешением до тысячных долей угловой секунды. Это как увидеть спичку на Луне.
- JVLA (Jansky Very Large Array) – знаменитая «решётка тарелок» в Нью-Мексико, способная улавливать слабейшие радиоисточники на разных частотах.
Комбинация этих инструментов позволила проследить процессы от масштаба десятков световых лет (VLBA) до десятков тысяч световых лет (JVLA).
Результаты
1. Молодое активное ядро
VLBA показал в центре галактики крошечное радиоисточение с двумя симметричными струйками длиной всего 30 парсек (около 100 световых лет). Для сравнения: зрелые джеты в других кластерах простираются на сотни тысяч световых лет. Это признак «младенческого» AGN: по оценкам, его возраст всего ~1000 лет – мгновение по космическим меркам.
2. Радио-«усы» и вспышка звёздного рождения
JVLA обнаружил протянутые южные «усы» радиоизлучения длиной ~10 килопарсек (30 тыс. световых лет). Они совпадают с узлами активного звездообразования, ранее замеченными на снимках телескопа Хаббла. Это значит, что радиоизлучение создаётся не чёрной дырой, а молодыми звёздными областями и взрывами сверхновых, которые наполняют космос ускоренными частицами.
Скорость звездообразования поражает: 140–190 масс Солнца в год. Для сравнения, наш Млечный Путь рождает всего одну солнечную массу звёзд ежегодно. Это настоящий «космический завод» по производству светил.
3. Спектр излучения
Анализ спектра показал, что у ядра наблюдается «пик» в радиодиапазоне – характерный для молодых радиоисточников. Это ещё одно доказательство, что AGN только что начал работать.
Обсуждение
Почему именно сейчас проснулась центральная чёрная дыра?
Данные рентгеновского телескопа Chandra показали, что газ в центре кластера сильно охлаждается и имеет очень низкую энтропию – одну из самых низких среди известных скоплений. Проще говоря, «космический котёл» начал быстро остывать, и часть газа превратилась в топливо:
- одна его часть пошла на формирование новых звёзд,
- другая – «упала» в чёрную дыру, пробудив её активность.
Таким образом, CHIPS 1911+4455 – это переходное состояние между спокойным холодным ядром и зрелым кластером с мощным AGN. Мы застали момент, когда обратная связь AGN (feedback) только запускается.
Выводы
Исследование показало уникальный момент в жизни кластера:
- Центральная чёрная дыра только что включилась, её джеты ещё малы.
- Центральная галактика рождает звёзды рекордными темпами.
- Радио- и оптические данные подтверждают, что охлаждающийся газ одновременно питает и звёздообразование, и AGN.
CHIPS 1911+4455 – это своего рода «детская площадка» для сверхмассивных чёрных дыр, редкая возможность увидеть, как именно начинается процесс обратной связи, который со временем остановит звездообразование и стабилизирует кластер.
Это открытие – как поймать первый крик новорождённого гиганта: обычно мы видим зрелые AGN, а здесь учёным удалось застать момент пробуждения.
Подписывайтесь на канал чтобы не пропустить новые статьи