Учени твърдят, че са намерили доказателства за космически вятър с гигантски мащаби, идващ от свръхмасивната черна дупка в центъра на нашата галактика – откритие, което може да разреши една от най-дълго обсъжданите загадки в астрономията.

Стрелец A* – гигантска черна дупка с маса около 4 милиона пъти по-голяма от тази на Слънцето – озадачава учените повече от половин век. Според законите на физиката, както всички черни дупки, тя не би трябвало само да поглъща материя, но и да изхвърля част от нея под формата на вятър или струи. Въпреки това Стрелец A* изглежда необичайно „тиха“. Десетилетия наред учените откриваха само следи от изригвания на вятър отпреди повече от 20 000 години, но не и по-скорошни признаци на подобна активност.

„Това е най-близката и най-добре изучена черна дупка“, казва пред CNN Марк Горски, асистент-професор в Северозападния университет в Еванстън, щата Илинойс. „Можем да наблюдаваме в детайли физичните процеси около нея и въпреки това тя сякаш нямаше вятър. Всяка черна дупка във Вселената се държи по този начин, но тази, която е най-близо до нас, изглеждаше различна. Това беше сериозен проблем.“

След пет години наблюдения Горски и Лена Мурчикова, преподавател по физика и астрономия в същия университет, смятат, че най-накрая са открили следите на липсващия вятър.

Двамата създават изключително детайлно изображение на района около черната дупка. На него забелязват голяма конусовидна кухина, лишена от студен газ.

„Галактиката Безкрайност“ може би крие първата свръхмасивна черна дупка, формирана в ранната Вселена след Големия взрив

Космическа безкрайност: Астрономи откриха следи от най-ранна свръхмасивна черна дупка

Според учените тази структура може да е била оформена единствено от поток горещ газ, идващ директно от самата черна дупка. Те са съавтори на изследването, публикувано в началото на месеца в списанието The Astrophysical Journal Letters.

„Вятърът от черната дупка действа като сешоар“, обяснява Горски. „Той издухва горещ и турбулентен въздух към по-студен и плътен материал – подобно на мокра коса. Вятърът е достатъчно топъл и силен, за да изпари водата и да раздвижи косата, но не толкова мощен, че да я откъсне от главата.“

По подобен начин горещият газ, изхвърлян от черната дупка, е оставил ясна следа, като е изтласкал околния студен газ.

Подобни изтичания на материя под формата на тесни струи или по-широки ветрове вече са наблюдавани около свръхмасивните черни дупки в центровете на други галактики. Те играят ключова роля за начина, по който черната дупка предава енергия на своята галактика и регулира нейното развитие, пояснява Кристофър Рейнолдс, професор по астрономия в Университета на Мериленд, който не е участвал в изследването.

„Тези изтичания се оказаха изключително трудни за откриване около нашата собствена свръхмасивна черна дупка – досега“, посочва той. „Изследването представя доста убедителни доказателства, че вятър от централната черна дупка на нашата галактика е изтласкал навън околните прах и газ. Те всъщност не са наблюдавали самия вятър, но присъствието му е съвсем ясно. Това изискваше изключително внимателен анализ на близо пет години данни от най-чувствителния радиотелескоп в света.“

По-слаб вятър

Черните дупки са астрономически обекти с толкова силна гравитация, че дори светлината не може да избяга от тях. Повечето големи галактики притежават свръхмасивна черна дупка в центъра си, чиято маса може да бъде милиарди пъти по-голяма от тази на Слънцето.

Нищо не може да премине обратно през границата на черната дупка, наречена хоризонт на събитията. Материалът, който се върти около нея, обаче се нагрява от триене и приливни сили и излъчва радиовълни и рентгенови лъчи.

Когато черната дупка поглъща газ, тя освобождава частици под формата на вятър или струи, движещи се с почти скоростта на светлината и достигащи на хиляди светлинни години в космоса.

Астрофизикът проф. Томонори Тотани смята, че изследването може да е решаващ пробив в търсенето на неуловимото вещество

Проучване твърди, че е открило първото пряко доказателство за тъмна материя

С помощта на радиотелескопите ALMA в Чили Горски и Мурчикова създават най-подробната досега карта на студения газ около Стрелец A*. След това премахват всички радиосмущения от самия обект. Резултатът разкрива кухина с дължина около три светлинни години и ъгъл на отваряне от 45 градуса, която води директно към черната дупка.

След това учените използват рентгеновата обсерватория Chandra на НАСА, за да потвърдят, че студеният газ в региона действително е оформен от гореща плазма  – електрически зареден газ – идваща от галактическия център.

„Ако студеният газ беше пред или зад горещата плазма, нямаше да има толкова силна връзка между тях“, казва Горски. „Макар да не открихме директно частиците, движещи се във вятъра, успяхме да определим неговата посока и енергия.“

Според него има две основни причини откриването на този вятър да отнеме повече от половин век след първите наблюдения на Стрелец A* през 70-те години на миналия век.

Първата е, че едва сега инструментите са достатъчно чувствителни, за да „видят“ през огромните количества прах и газ между Земята и центъра на Млечния път.

Втората причина е, че Стрелец A* се намира в период на относително спокойствие. Това прави вятъра много по-слаб и съответно значително по-труден за откриване. Свръхмасивните черни дупки често редуват активни и спокойни периоди в зависимост от количеството материал около тях.

„Нашият резултат показва, че и тази черна дупка има вятър, така че тя не е необичайна и физиката на черните дупки работи точно както очаквахме“, отбелязва Мурчикова. „Просто вятърът беше толкова слаб, че беше трудно да бъде открит. Никога досега не сме наблюдавали толкова слаб вятър от черна дупка.“

Наблюденията на свръхмасивни черни дупки в други галактики често разкриват изключително мощни струи, но такива събития са сравнително редки. През по-голямата част от времето черните дупки са спокойни и отделят само слаб поток от частици.

Сега учените планират да разширят картата на студения газ около Стрелец A*, за да оценят пълното въздействие на вятъра. Те искат също така да създадат своеобразен „филм“ на газа, който се движи към черната дупка, за да проследят движението на облаците и да изчислят колко материал поглъща обектът.

Ново изследване разкрива как древен космически сблъсък и една изчезнала луна са променили орбитите в системата и са създали емблематичните пръстени на планетата

Астрономи твърдят, че са разгадали една от най-големите мистерии на Сатурн

Вълнуващо откритие

Все още остават много въпроси за това как свръхмасивните черни дупки създават подобни ветрове. Според учените най-вероятното обяснение е свързано с магнитните полета, които се усукват около черната дупка заедно с орбитиращия около нея газ.

„Наличието на доказателства за вятър, създаден от черна дупка в нашата собствена галактика, не само ни дава нов начин да разберем как възникват тези явления, но показва и че свръхмасивните черни дупки могат да влияят на своите галактики дори когато не преминават през периоди на бурен растеж“, коментира Дан Уилкинс от Държавния университет на Охайо.

За Приямвада Натарджан, професор по астрономия и физика в Йейлския университет, откритието е „вълнуващо“.

„Стрелец A* дълго време беше голямото разочарование на астрофизиката на галактическия център – достатъчно близо, за да бъде изследван в изключителни детайли, но упорито тих и привидно без вятър“, казва тя. „Тази публикация променя тази представа. Това е пример как търпеливата и задълбочена работа може да даде резултат.“

Според Натарджан остават много отворени въпроси, но именно това е нормално за изследване, което поставя началото на нова посока в науката.

„Авторите предоставиха на научната общност нов феномен за наблюдение, а последващите изследвания ще бъдат изключително интересни“, заключава тя.