Дыхание квазара: как чёрная дыра управляет скоплением ✛
295 000 метров в секунду. С такой скоростью не мчатся даже частицы в корональных выбросах Солнца. Но в центре скопления галактик H1821+643 горячий газ движется именно так. Квазар в его сердце делает выдох — и его дыхание взбаламучивает всё вокруг на расстоянии в 60 тысяч световых лет.
Это не поэтическое преувеличение, а прямое следствие работы сверхмассивной чёрной дыры. Таков механизм: поглощая вещество, она разгоняет часть его до скоростей, близких к световым, и выбрасывает обратно в пространство. Такой активный галактический ветер способен пробить насквозь родительскую галактику и выплеснуться далеко в межгалактическую среду. Но до недавнего времени астрономы не могли измерить его влияние на таких масштабах.
Результат ошеломил: в спокойном скоплении Персея та же линия железа вдвое уже. Здесь же ионы разлетаются в среднем с 295 км/с — на 130 км/с быстрее. Простое гравитационное падение такого разброса не дало бы. Зато ударная волна от квазарного ветра, врезаясь в разреженный газ, порождает плазменную турбулентность — хаос вихрей, который и фиксируют линии.
Доля кинетической энергии этой турбулентности составляет 8% от тепловой. А полная энергия, закачанная в газ за активные периоды квазара, достигает 10% его светимости. Несколько процентов — на первый взгляд мало. Но этого в точности хватает, чтобы скомпенсировать охлаждение газа за счёт излучения. Компьютерные симуляции эволюции галактик вроде IllustrisTNG требовали именно такой эффективности — и вот она обнаружена в реальности.
Так дыхание квазара становится регулятором жизни целого скопления галактик. Без него газ бы выстыл и обрушился к центру, породив лавину звездообразования. Вместо этого квазар мерно «дышит», поддерживая ионизированную среду горячей и разреженной миллиарды лет. И каждый новый выдох фиксируется смещением узких линий — дыхание, которое можно не только слышать, но и видеть в спектрах.
H1821+643 — не только ближайший к нам квазар в скоплении, но и один из самых мощных: его светимость в рентгене в 10–100 тысяч раз выше, чем у любого другого квазара в подобном окружении. При этом он находится на удивление «тихой» стадии эволюции: его джеты едва заметны, а сам он классифицируется как радиотихий.