Впервые, астрономы обнаружили волнистые облака холодного, массивного газа, текущего к черной дыре в центре крупного скопления галактик. Облака едут на скоростях до 355 километров в секунду – это составляет почти 800 000 миль в час – и может составлять только 150 световых годов далеко от его края, почти наверняка должного попадать в черную дыру, кормя его бездонное хорошо. Наблюдения, которые будут изданы в журнале Nature, представляют первое прямое доказательство, чтобы поддержать гипотезу, что черные дыры питаются облаками холодного газа.Результаты также предполагают, что, питая черную дыру – процесс, известный как прирост – намного более грязен, чем ученые когда-то думали.
«Простая модель прироста черной дыры состоит из черной дыры, окруженной сферой горячего газа, и что газ срастается гладко на черную дыру, и все просто, математически», говорит Майкл Макдональд, доцент физики в Институте Kavli MIT Астрофизики и Космического исследования. «Но это – наиболее убедительное свидетельство, что этот процесс не гладкий, простой, и чистый, но на самом деле довольно хаотичный и массивный».Учитывая новые наблюдения, Макдональд говорит, что у черных дыр, вероятно, есть два способа питаться: Большую часть времени они могут медленно пастись на устойчивой диете разбросанного горячего газа. Время от времени они могут быстро проглотить глыбы холодного газа, как это прибывает поблизости.«Этот разбросанный, горячий газ доступен черной дыре на низком уровне все время, и у Вас может быть устойчивая струйка его вход», говорит Макдональд. «Время от времени у Вас может быть ливень со всеми этими капельками холодного газа, и в течение короткого срока, еда черной дыры очень быстро.
Таким образом, идея, что есть эти два способа ужина для черных дыр, является довольно хорошим результатом».Макдональд – соавтор на бумаге, которая была во главе с Грантом Тремблеем, астрономом в Йельском университете.
Наблюдение тенейИсследователи сделали свое обнаружение, используя Атакаму Большое Множество Миллиметра/подмиллиметр или ALMA – один из самых мощных телескопов в мире, разработанном, чтобы видеть самые старые, самые отдаленные галактики во вселенной. Команда сосредоточила телескопы ALMA 1 миллиард световых годов далеко на центральной галактике в группе Abell 2597, галактика, которая является некоторыми десятками тысяч световых годов через. Эта конкретная галактика среди самого яркого во вселенной, поскольку это, вероятно, производит много новых звезд.
Команда первоначально хотела получить смысл для того, сколько звезд эта группа производила в большом количестве, таким образом, они нанесли на карту весь холодный газ в группе. Этот холодный газ охладил и уплотнил из разбросанного ореола горячего газа, окружающего группу, формируя глыбы.
Это – крах холодного газа, который создает новые звезды, особенно в центральной галактике группы.«В центре группы есть единственная крупная галактика, галактика большого папы группы», говорит Макдональд. «Это сидит у основания гравитационной трубы, и весь газ от тысячи галактик доступен ему.
Это галактики, которые являются самыми крупными, с самыми крупными черными дырами во вселенной, и самыми потенциальными для звездного формирования».Исследователи использовали ALMA, чтобы нанести на карту спектральные подписи или радио-эмиссию, от скопления галактик, ища определенно подписи угарного газа, присутствие которого обычно указывает на очень холодный газ, минус 200 градусов по Фаренгейту и ниже. Они нанесли на карту угарный газ через все скопление галактик и нашли, что, поскольку изучили далее группу, они столкнулись с прогрессивно более прохладным газом от миллионов градусов по Фаренгейту до температур ниже нуля.В самом центре, только на краю суперкрупной черной дыры группы, исследователи обнаружили что-то довольно неожиданное: тени трех очень холодных, очень массивных газовых облаков.
Тени были брошены против ярких самолетов существенного извергания от черной дыры, предположив, что эти облака были очень близко к тому, чтобы быть потребляемым черной дырой.«Мы стали очень удачливыми», говорит Макдональд. «Мы могли, вероятно, посмотреть на 100 галактик как это и не видеть то, что мы видели просто случайно. Наблюдение трех теней сразу похоже на обнаружение не всего одна экзопланета, но и три в первой попытке.
Природа была очень любезна в этом случае».Высокоэнергетический банкет
Команда оценила, что скорости этих трех облаков были 240, 275, и 355 километров в секунду, со всеми тремя, возглавляемыми к черной дыре. Макдональд говорит, что эти три холодных газовых облака не будут, вероятно, течь прямо в черную дыру, но вместо этого будут поглощены в ее диск прироста – крупный диск материала, который будет в конечном счете расти в черную дыру.Он добавляет, что, в то время как ALMA только смог видеть три облака холодного газа около черной дыры, может быть еще больше в близости, создав черную дыру для настоящего банкета.
«Мы только видим эту крошечную щепку», говорит Макдональд. «Если есть три облака в просто нашем углу обзора, могли бы быть миллионы облаков все вокруг. И есть огромная сумма энергии в просто этих трех облаках.
Таким образом, если бы мы должны были посмотреть на эту вещь миллион лет спустя, мы могли бы видеть, что черная дыра находится во вспышке – намного более ярка с более мощными самолетами, потому что весь этот высокоэнергетический материал приземляется на него».Это исследование финансировалось, частично, НАСА, европейским Научным советом, Естественными науками и Техническим Научным советом Канады и Советом по Средствам Науки и техники.