Пузырь-гигант не может остудить горячее сердце экспресс
В сердце скопления галактик Змееносца плавает пузырь горячей плазмы размером с несколько галактик. Он поднимается, как гигантский воздушный шар в атмосфере, и за ним тянется след — область, где газ приходит в движение. Учёные направили на этот след японский рентгеновский телескоп XRISM, чтобы измерить, как именно движется газ.
Оказалось, что в самом центре следа газ движется со скоростью около 80 километров в секунду относительно всего скопления. Это не так уж много — примерно как скорость самолёта. При этом в следе газ стал более турбулентным: его разброс скоростей вырос с 135 до 210 км/с. Но даже такая турбулентность выделяет слишком мало тепла — втрое меньше, чем нужно, чтобы компенсировать охлаждение газа в ядре.
Это открытие меняет представление о том, как чёрные дыры влияют на свои галактики. Раньше считалось, что такие пузыри, поднимаясь, перемешивают газ и не дают ему быстро остывать — как ложка, которой мешают остывающий суп. Но в Змееносце ложка оказалась слишком маленькой и медленной: суп всё равно остывает, а газ в центре скопления продолжает сжиматься и, возможно, порождать новые звёзды.
Чёрная дыра в центре скопления выбрасывает энергию, но её не хватает, чтобы «подогреть» всё ядро. Турбулентность, рождённая пузырём, затухает слишком быстро и не успевает распространиться по всему объёму. Возможно, в других скоплениях всё иначе — там пузыри меньше, но их много, и они действуют сообща. А здесь один гигант оказался неэффективным «обогревателем».
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.14292
We present a 100 ks XRISM Resolve observation of the Ophiuchus cluster that measures turbulence and bulk motion in the wake of the largest radio bubble on the sky. We detect a significant velocity shift of $$-80\pm20$$ km/s from the cluster centre to the bubble's wake and a clear increase in velocity dispersion from $$135\pm10$$ km/s to $$210\pm20$$ km/s. The measured bulk velocity in the wake is low and suggests that the bubble's trajectory is inclined with respect to the line of sight. If we subdivide the bubble's wake, fitting spectra simultaneously with cross-region responses, we find that the velocity shift and dispersion increase are primarily detected in the very centre of the wake. This is consistent with the expected updraft, or `splash', found beneath buoyantly rising radio bubbles. In the cluster's cool core, the turbulent kinetic energy is only 1% of the thermal energy radiated over a cooling timescale of 7 Gyr, and even falls short, by a factor of 5, of the thermal energy radiated over the bubble's rise time. Whilst turbulent energy generated in the large wake region may provide additional heating, this propagates too slowly to prevent rapid cooling across the core. The turbulent-dissipation heating rate is a factor of ~3 below the cooling luminosity. Despite the vast power of the giant radio bubble in the Ophiuchus cluster, the gas motions in the wake are remarkably modest and turbulent-dissipation appears unable to prevent rapid cooling.
Скорость газа в следе пузыря — около 80 км/с. Это в 200 раз быстрее самого быстрого поезда на магнитной подушке, но в 4000 раз медленнее скорости света.
В романе «Солярис» Станислава Лема океан планеты порождает гигантские структуры, которые кажутся живыми. Пузыри плазмы в скоплениях галактик тоже выглядят как гигантские «пузыри», поднимающиеся сквозь газ, — и их поведение до сих пор удивляет астрономов.