Космический метаморфоз: как квазары сбрасывают пылевые коконы
Астрономы обнаружили шесть квазаров с крайне слабыми линиями излучения, но мощными ветрами (до 0,16 скорости света). В их центрах — чёрные дыры массой около миллиарда солнц, активно поглощающие вещество. Ультрафиолетовый свет этих объектов поглощается пылью, причём в половине случаев пыль аномально сильно ослабляет короткие волны — как будто её частицы измельчены. Учёные предполагают, что квазары только что вырвались из своих пылевых коконов, и звёздный ветер дробит пыль, делая её более прозрачной в ультрафиолете.
В сердце массивных галактик зреют чудовищные гравитационные «коконы» — чёрные дыры в миллиарды солнечных масс, окутанные плотной пеленой газа и пыли. Но любой метаморфоз требует разрыва оболочки. Астрономы впервые застали квазары в решающий миг: словно космические бабочки, они разрывают свои пылевые покровы, выбрасывая вещество с чудовищной скоростью и обнажая слепящее ядро.
С помощью тончайшей спектроскопии удалось не только зафиксировать ураганный ветер, но и понять его состав. Линии водорода, углерода и гелия ведут себя аномально: в ультрафиолете они почти исчезают, тогда как в видимом свете — сохраняют нормальную силу. Это указывает на «мягкий» ионизующий континуум, который радиационно разгоняет частицы, но недостаточно жёсток, чтобы высветить высокоионизованные элементы. Пыль в таком потоке дробится ударными волнами в микроскопическую крошку, объясняя странный закон экстинкции, который астрономы сравнили с магеллановыми облаками, но с крайне крутым ростом в ультрафиолете.
Массу центрального монстра — объекта, само существование которого предсказано ещё в работах Карла Шварцшильда — вычислили по эмиссионной линии Hα, открытой Иоганном Бальмером. Полученные значения в 108.7–109.4 M☉ при эддингтоновском отношении 0.14–0.34 рисуют портрет стремительно растущей бездны, которая пока не достигла своего предела. Низкая поляризация излучения (<4%) выдаёт малый угол наклона к диску — мы смотрим прямо сквозь разлетающийся кокон, пронизанный ветром.
Эти объекты — долгожданное недостающее звено между квазарами с широкими линиями поглощения и квазарами со слабыми эмиссионными линиями. Их исследование на разных красных смещениях, вплоть до эпохи спустя 2–3 миллиарда лет после Большого взрыва, позволяет уточнить модели эволюции галактик и роль тёмной материи в сборке космических структур. В будущем телескоп Джеймса Уэбба проникнет ещё глубже в инфракрасном диапазоне, чтобы увидеть, как рождаются эти ветра на заре Вселенной и как именно чёрная дыра диктует своей галактике судьбу.
🎯 Один из квазаров, GQ 1309+2904, долго ставил астрономов в тупик: его эмиссионная линия была настолько смещена, что системное красное смещение не удавалось определить, пока не заметили слабое протяжённое излучение Лайман-альфа от родительской галактики. Это и выдало истинное расстояние до пылевого беглеца.
🎬 Зрелище срывающегося пылевого кокона вызывает в памяти сцены из «Интерстеллара», где материя закручивается вокруг гигантской чёрной дыры, или мотив сбрасывания оболочек сверхразумом в «Солярисе» Лема. Но здесь космический театр разыгрывается по реальным физическим законам, без фантастических допущений.