Астрофизики нашли след мощного ветра, который выходит из сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути. Этот объект называется Стрелец A* и находится в самом сердце нашей Галактики. Теория давно предсказывала, что даже сравнительно спокойная чёрная дыра должна выбрасывать часть вещества наружу, но прямых признаков такого процесса у Стрельца A* не могли найти больше 50 лет.
Чёрные дыры обычно описывают как объекты, которые поглощают всё, что подходит слишком близко. Но картина неполная. Когда газ и пыль падают к чёрной дыре, вещество закручивается, разогревается и разгоняется до огромных скоростей. Часть энергии при этом может выбрасывать материал обратно в окружающее пространство в виде ветров или струй.
Для астрофизиков отсутствие такого ветра у Стрельца A* выглядело странно. Вокруг чёрной дыры в центре Млечного Пути нет идеального вакуума, а значит туда всё равно попадает газ. Даже небольшого количества вещества должно хватать, чтобы запускать слабый поток наружу. Если бы ветер действительно отсутствовал, Стрелец A* оказался бы необычным исключением среди сверхмассивных чёрных дыр.
Найти этот поток было трудно из-за положения Земли внутри самой Галактики. Чтобы увидеть центр Млечного Пути, телескопам приходится смотреть через плотный слой газа, пыли и ионизированных структур в галактической плоскости. Эти области закрывают детали и мешают различить, что именно происходит рядом с чёрной дырой.
Команда Северо-Западного университета использовала 5 лет глубоких наблюдений телескопов ALMA в Чили. Исследователи изучали холодный молекулярный газ, состоящий из молекул угарного газа. Такой газ помогает проследить структуру среды вокруг чёрной дыры, потому что он виден в радиодиапазоне и показывает, где вещество сохранилось в холодном состоянии.
Учёные построили самую детальную карту холодного газа в пределах 1 парсека от Стрельца A*. 1 парсек равен примерно 3,26 светового года. Затем исследователи убрали из данных яркое радиоизлучение самой чёрной дыры, чтобы увидеть более слабые структуры вокруг неё. Получившееся изображение оказалось в 100 раз глубже и в 80 раз чётче прежних карт этой области.
На новой карте появилась крупная конусообразная пустота почти в 1 парсек длиной и около 45 градусов шириной. Внутри почти не оказалось холодного молекулярного газа. По расчётам команды, такую область мог создать только горячий энергетический поток, выходящий от Стрельца A*. Там, где проходит ветер, он либо выталкивает холодный газ, либо нагревает его настолько, что молекулярное вещество перестаёт наблюдаться в прежнем виде.
Авторы работы проверяли, не может ли похожую полость создать звёздный ветер. Звёзды тоже выбрасывают вещество наружу, но их энергии в этой области недостаточно. Даже суммарный вклад ближайших звёзд не объясняет размер и чистоту найденной полости. Форма конуса также указывает прямо на сверхмассивную чёрную дыру.
Дополнительное подтверждение дали данные рентгеновской обсерватории Chandra. Ранее Chandra уже фиксировала яркое рентгеновское излучение в той же области. Когда исследователи наложили рентгеновскую карту на радиоданные ALMA, пустая конусообразная зона совпала с рентгеновскими структурами. Для команды это стало важной проверкой: речь шла не об артефакте обработки изображения, а о реальной особенности среды у центра Галактики.
По оценке астрофизиков, ветер действует как минимум 20 тысяч лет. Такой срок удалось оценить по тому, насколько далеко его влияние прослеживается в соседнем потоке ионизированного газа. При этом поток нельзя назвать особенно мощным. Направление, вероятно, меняется со временем, а сам Стрелец A* остаётся гораздо спокойнее активных чёрных дыр в центрах многих других галактик.
Это делает открытие особенно важным. Самые яркие чёрные дыры обычно легче наблюдать во время бурных фаз, когда они поглощают много вещества и выбрасывают мощные потоки энергии. Но большинство галактик большую часть жизни проводят в более тихом состоянии. Стрелец A* даёт редкую возможность изучать сверхмассивную чёрную дыру именно в такой спокойной фазе.