Астрономы зафиксировали пробуждение сверхмассивной черной дыры

Верхняя панель: скопление галактик (белый/фиолетовый) и его горячая газовая атмосфера (синий); нижняя правая панель: изображение NSF VLBA недавно пробудившейся центральной черной дыры и её крошечных джетов; нижняя левая панель: первый автор статьи Франческо Убертози у одного из антенн NSF VLBA (Оуэнс-Вэлли, Калифорния), использованных для наблюдений. Автор: Univ. of Bologna/F.Ubertosi

Астрономы, использующие радиоинтерферометры Very Long Baseline Array (VLBA) и Very Large Array (VLA), зафиксировали момент пробуждения сверхмассивной черной дыры после долгого «сна». Это беспрецедентная возможность изучить самые ранние стадии активности черных дыр, что может пролить свет на эволюцию галактик.

Исследование под руководством Франческо Убертози из Болонского университета и Национального института астрофизики Италии (INAF/IRA) сосредоточилось на скоплении галактик CHIPS 1911+4455, расположенном примерно в 6 миллиардах световых лет от Земли. Уникальность этой системы в том, что её центральная черная дыра «включилась» по астрономическим меркам совсем недавно — всего около тысячи лет назад — начав активно поглощать материю и испускать джеты.

«Это как наблюдать за пробуждением спящего гиганта», — сказал Убертози, ведущий автор исследования. «Мы видим эту сверхмассивную черную дыру в самом начале её активной фазы, до того как она успела значительно изменить своё окружение. Это редчайшая возможность изучить „до“ картину обратной связи черной дыры».

Благодаря исключительному разрешению VLBA (способному различать детали, эквивалентные чтению газеты в Лос-Анджелесе из Нью-Йорка), команда обнаружила, что джеты черной дыры простираются всего на 30 парсек (около 100 световых лет). В космических масштабах это младенческие джеты — для сравнения, зрелые джеты в подобных системах могут достигать десятков тысяч парсек.

Наблюдения VLBA выявили компактный радиоисточник с симметричными двусторонними джетами, исходящими из ядра галактики. Радиоспектр показывает характерную «пиковую» форму, указывающую на очень молодую радиогалактику возрастом всего около 1000 лет — мгновение по космическим меркам.

«Джеты настолько молоды и малы, что ещё не успели оттолкнуть окружающий горячий газ или нарушить процесс охлаждения в ядре скопления», — пояснила соавтор Мириам Гитти. «Это даёт нам уникальную лабораторию для изучения начала обратной связи черной дыры».

Большинство исследований сверхмассивных черных дыр в скоплениях галактик сосредоточено на зрелых системах, где черная дыра активна миллионы лет. CHIPS 1911+4455 представляет собой «предобратную» систему, позволяющую изучить условия до значительного воздействия черной дыры на окружение.

Интересно, что галактика вокруг черной дыры уже является исключительно активной «звёздной фабрикой» — темпы звездообразования здесь в 100 раз выше, чем в Млечном Пути (140–190 солнечных масс в год). Радионаблюдения VLA также выявили «усы» радиоизлучения, совпадающие с областями звездообразования на снимках Hubble.

Открытие имеет важное значение для понимания совместной эволюции черных дыр и галактик. Команда планирует продолжить наблюдения за CHIPS 1911+4455, чтобы отследить эволюцию молодой черной дыры.

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.

Дополнительная информация: Francesco Ubertosi et al, JVLA and VLBA Study of the Merging Cool Core CHIPS 1911+4455 at z ∼ 0.5 Radio Emission from an Infant Active Galactic Nucleus and from a Rapidly Star-forming Brightest Cluster Galaxy, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/adf19c

Источник: National Radio Astronomy Observatory