Чёрная дыра размером с пылинку «создала» космический гигант длиной в 140 Млечных Путей

Астрономы обнаружили во Вселенной структуру, которая заставляет заново оценить масштабы влияния чёрных дыр. Гигантские струи плазмы, получившие название Порфирион, протянулись на 23 миллиона световых лет — расстояние, сравнимое с цепочкой из 140 галактик размером с Млечный Путь. Источник этого космического «фонтана» — всего одна сверхмассивная чёрная дыра в центре далёкой галактики.

Космический великан из глубин Вселенной

Во Вселенной существуют объекты, размеры которых трудно представить даже с помощью самых привычных сравнений. Планеты, звёзды и галактики кажутся гигантскими, однако на фоне некоторых космических структур они выглядят почти точками.

Одним из таких объектов стал Порфирион — гигантская радиоструктура, названная в честь царя великанов из древнегреческой мифологии. Её обнаружение стало одним из самых впечатляющих событий современной радиоастрономии.

Структура находится примерно в 7,5 миллиарда световых лет от Земли. Это означает, что астрономы видят её не такой, какой она является сегодня, а такой, какой она была в далёком прошлом — когда Вселенная была значительно моложе.

Порфирион представляет собой две гигантские струи высокоэнергетической плазмы, которые выбрасываются из области вокруг сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики. Эти потоки растянулись на 23 миллиона световых лет.

Для сравнения: диаметр Млечного Пути составляет около 100–120 тысяч световых лет. Если поставить 140 таких галактик рядом друг с другом, получится примерно такая же длина, как у струй Порфириона.

И всё это создала одна чёрная дыра.

Когда маленький источник создаёт огромный след

Астрономы часто используют масштабные сравнения, чтобы объяснить, насколько необычны подобные объекты.

Исследователь Мартейн Оэй из Лейденского университета и Калифорнийского технологического института предложил мысленный эксперимент. Если уменьшить струи Порфириона до размеров Земли, то породившая их чёрная дыра оказалась бы размером всего около 0,2 миллиметра.

То есть источник энергии выглядел бы как крошечный организм — примерно размером с амёбу или небольшого клеща, — но при этом создавал бы выбросы, сопоставимые с масштабом целой планеты.

Это один из самых удивительных парадоксов космоса: самые компактные объекты способны оказывать влияние на пространства, которые превосходят размеры отдельных галактик.

Что такое гигантские радиолопасти

Подобные структуры называют гигантскими радиогалактиками. Они состоят из нескольких частей:

• центральной галактики с активной сверхмассивной чёрной дырой;
• двух мощных струй плазмы, вырывающихся из окрестностей чёрной дыры;
• огромных областей — радиолопастей, где накапливается энергия этих потоков.

Когда вещество падает на чёрную дыру, часть материала не поглощается, а выбрасывается наружу в виде узких потоков, движущихся с огромными скоростями.

Эти струи сталкиваются с межгалактическим газом, ускоряют частицы и создают радиоизлучение, которое могут уловить специальные телескопы.

Парадокс заключается в том, что сам механизм образования таких струй известен давно. Загадкой остаётся другое: почему у некоторых галактик они вырастают до невероятных размеров?

Рекорд, который быстро изменился

Порфирион некоторое время считался крупнейшей известной структурой такого типа.

Однако позднее этот рекорд перешёл к радиогалактике TXS 0033+252, длина струй которой достигает примерно 26 миллионов световых лет.

До открытия Порфириона крупнейшей известной структурой считался другой объект — Алкионей. Его также обнаружила команда Мартейна Оэя.

Алкионей расположен примерно в трёх миллиардах световых лет от Земли, а его струи имеют длину около 16,3 миллиона световых лет.

Таким образом, за короткое время астрономы обнаружили сразу несколько объектов, которые заставили пересмотреть представления о возможных масштабах галактической активности.

Как удалось увидеть невидимое

Открытие стало возможным благодаря европейской радиосистеме LOFAR — одному из крупнейших радиоастрономических проектов современности.

Система включает около 20 тысяч антенн, распределённых более чем на 50 площадках в разных странах Европы.

В отличие от обычных оптических телескопов, которые наблюдают видимый свет, радиотелескопы позволяют изучать процессы, скрытые от человеческого глаза.

Именно радиоизлучение позволило обнаружить гигантские струи, которые практически невозможно заметить в обычном диапазоне.

Главная загадка: как струи смогли выжить миллионы лет

Создание структуры вроде Порфириона требует колоссального количества энергии.

По расчётам учёных, чёрная дыра должна была активно поглощать вещество примерно в течение миллиарда лет, чтобы сформировать настолько мощные потоки.

Но этого недостаточно объяснить.

Перед исследователями возникает ещё одна проблема: устойчивость струй.

Представьте обычный поток воды из шланга. Чем дальше он распространяется, тем сильнее на него воздействуют внешние факторы. В космосе ситуация ещё сложнее: струи должны проходить через огромные пространства, заполненные разреженным межгалактическим веществом.

Любое небольшое возмущение со временем способно разрушить такой поток.

Однако струи Порфириона и Алкионея каким-то образом сохраняют структуру на протяжении миллионов световых лет.

Как именно — пока неизвестно.

Чёрные дыры могли менять всю Вселенную

Особый интерес к гигантским радиогалактикам связан не только с их размерами.

Они могут играть важную роль в формировании так называемой космической паутины — грандиозной структуры распределения материи во Вселенной.

Галактики расположены не хаотично. Они объединяются в огромные нити из тёмной материи, которые пересекаются в местах скопления галактик. Между ними находятся гигантские пустоты.

Учёные предполагают, что мощные струи древних чёрных дыр могли переносить энергию и магнитные поля далеко за пределы своих галактик.

В случае Порфириона длина струй составляла значительную часть области космической пустоты, в которой находилась его галактика.

Это означает, что чёрные дыры могли влиять не только на свои родные галактики, но и на структуру Вселенной в масштабах миллионов световых лет.

В ранней Вселенной таких гигантов могло быть больше

Учёные считают, что в молодой Вселенной сверхмассивные чёрные дыры встречались особенно часто и были очень активны.

Возможно, миллиарды лет назад существовало множество гигантских струй, которые постепенно исчезли или стали слишком слабыми для современных приборов.

Сегодня астрономы видят лишь часть этой картины.

Причина проста: чем дальше находится объект, тем труднее его обнаружить. Кроме того, огромные струи имеют низкую яркость и могут скрываться среди огромных массивов данных.

Новый взгляд на размеры космоса

Открытия Порфириона и Алкионея показывают: даже самые мощные процессы во Вселенной могут иметь последствия, которые выходят далеко за пределы одной галактики.

Чёрная дыра, которую невозможно увидеть напрямую, способна создавать структуры размером в десятки миллионов световых лет и менять окружающую космическую среду.

Астрономы уверены: нынешние рекорды ещё будут побиты.

Новые обзоры неба уже содержат признаки неизвестных гигантских радиогалактик. По мере развития радиоастрономии человечество, возможно, обнаружит ещё более масштабные «творения» чёрных дыр.

Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что «прожорливая» чёрная дыра по-соседству: окно в первые миллиарды лет Вселенной