539
Уявіть собі істоту розміром з амебу, яка раптом запускає фонтан енергії розміром з усю Землю. Саме таку космічну «неможливість» описують астрономи, коли говорять про гігантську радіогалактику Порфіріон: крихітна за космічними мірками чорна діра в її центрі створила струмені, що простягаються на 23 мільйони світлових років. Про це розповідає матеріал на ScienceAlert.
Що відомо коротко
- Порфіріон — одна з найбільших відомих структур галактичного походження, розташована на відстані близько 7,5 мільярда світлових років.
- Її радіострумені, або галактичні лопаті, мають довжину близько 23 мільйонів світлових років (7 мегапарсеків) — це приблизно як 140 Чумацьких Шляхів, поставлених у ряд.
- Струмені породжує надмасивна чорна діра в центрі галактики, яка за аналогією мала б «розмір» лише близько 0,2 міліметра, якщо зменшити всю систему до масштабу Землі.
- Порфіріон і схожа гігантська радіогалактика Алькіонея були виявлені в радіоданих європейського масиву LOFAR, що об’єднує близько 20 000 антен у 52 локаціях.
- Такі гігантські струмені можуть впливати на космічну павутину — велику структуру з темної матерії, галактичних філаментів і порожнин між ними.
Як крихітна чорна діра створює «фонтан» розміром з космічну порожнину
У центрі Порфіріона, як і в більшості галактик, сидить надмасивна чорна діра. Вона поглинає газ, пил і зорі, що падають на неї, але частину цієї матерії перетворює на колосальні струмені плазми, викидаючи їх у протилежні боки галактики зі швидкостями, близькими до світлової.
Астроном Мартейн Оей (Martijn Oei) пояснює це через масштабну аналогію: якби зменшити струмені до розміру Землі, то сама чорна діра мала б діаметр лише 0,2 міліметра — приблизно як кліщ на шкірі. Тобто мікроскопічний «двигун» запускає гігантський «реактивний факел», що сягає розмірів цілих космічних порожнин.
Ці струмені, які називають галактичними лопатями, складаються з високоенергетичної плазми та газу. Вони простягаються далеко за межі видимого диска галактики, немов два гігантські прожектори, що пробивають темряву міжгалактичного простору.
Порфіріон, Алькіонея та рекордні радіогалактики
Порфіріон був уперше виявлений у 2024 році за радіосигналами від пари таких струменів. На той момент це була найбільша відома структура галактичного походження. Згодом рекорд перехопила інша радіогалактика — TXS 0033+252 — з довжиною струменів близько 26 мільйонів світлових років, але Порфіріон залишається однією з найвражаючих.
До Порфіріона титул рекордсмена належав Алькіонеї — гігантській радіогалактиці на відстані близько 3 мільярдів світлових років. Її лопаті сягають приблизно 5 мегапарсеків, або 16,3 мільйона світлових років. Обидві системи виявили в даних радіоінтерферометричної мережі LOFAR, яка працює на низьких частотах і особливо чутлива до розмитих, протяжних структур.
Попри те, що радіолопаті — явище не рідкісне (навіть у Чумацького Шляху є власні радіолопаті), більшість із них набагато скромніші. Чому в окремих галактик струмені виростають до мегапарсекних масштабів, досі незрозуміло.
Чому ці струмені взагалі не розвалилися
Щоб створити такі гігантські лопаті, чорна діра має безперервно «живитися» матерією приблизно мільярд років. Це означає, що навколо неї повинен існувати величезний резервуар газу, який постійно падає всередину. Така стабільна «дієта» для чорної діри — радше виняток, ніж правило.
Є ще одна проблема: чим довший струмінь, тим він нестабільніший. Будь-яке збурення — і він має розпастися, розсіятися в міжгалактичному середовищі. Але Порфіріон ми бачимо таким, яким він був 7,5 мільярда років тому, у часи, коли міжгалактичний простір був щільнішим, ніж сьогодні. Попри це, струмені зуміли зберегти форму на неймовірній відстані.
Як саме лопаті Порфіріона й Алькіонеї залишаються стабільними на таких масштабах, поки що загадка. Вони взаємодіють із міжгалактичним газом, прискорюють електрони й створюють радіовипромінювання, але детальний механізм цієї «довготривалої роботи» ще належить розкрити.
Космічна павутина і роль гігантських струменів
У великому масштабі Всесвіт нагадує тривимірну павутину: філаменти з темної матерії, вздовж яких збираються галактики, вузли скупчень галактик і величезні порожнини між ними. Цю структуру називають космічною павутиною.
За розрахунками команди, довжина струменів Порфіріона становить близько 66 відсотків радіуса порожнини, у якій тоді перебувала галактика. Тобто один-єдиний галактичний «фонтан» майже «дістає» від центру порожнини до її краю.
Дослідники припускають, що такі мегаструмені можуть формувати властивості порожнин: підвищувати їхню температуру та створювати магнітні поля. Те, що ми сьогодні спостерігаємо в цих порожнинах, могло бути «намальоване» саме такими давніми радіогалактиками.
Особливо інтригуюче те, що чорна діра Порфіріона належить до типу, який часто зустрічається в ранньому Всесвіті. Це дає підстави думати, що в молодому космосі гігантських струменів було набагато більше, і вони могли суттєво вплинути на те, як сформувалася космічна павутина.
Скільки ще таких гігантів ми не бачимо
Мартейн Оей вважає, що галактики з гігантськими струменями значно поширеніші, ніж показують нинішні каталоги. Проблема в тому, що чим більша система, тим важче її помітити: її випромінювання стає розмитим і слабким, особливо на великих відстанях.
Сучасні інструменти просто не завжди здатні «виловити» такі тьмяні, протяжні структури. Але з удосконаленням радіотелескопів у найближчі роки астрономи очікують знайти ще багато подібних гігантів. Уже зараз огляди неба в радіодіапазоні натякають, що в даних можуть ховатися ще більші структури.
FAQ
Ці результати вже остаточно підтверджені чи це попередні висновки?
Описані структури Порфіріона й Алькіонеї базуються на опублікованих роботах у рецензованих журналах Astronomy & Astrophysics та Nature. Водночас деталі механізмів, що пояснюють їхній розмір і стабільність, залишаються предметом активних досліджень.
Чому астрономи не знаходили такі гігантські галактики раніше?
Для виявлення подібних об’єктів потрібні дуже чутливі радіотелескопи, здатні бачити слабкі, розтягнуті структури на великих відстанях. Лише з появою масивів на кшталт LOFAR стало можливим систематично шукати такі гігантські радіолопаті.
Чи є щось подібне в нашому Чумацькому Шляху?
У Чумацького Шляху також є радіолопаті, але вони набагато менші за масштабами, ніж у Порфіріона чи Алькіонеї. Наші струмені не досягають мегапарсекних розмірів і не можуть змагатися з гігантами, описаними в дослідженнях.
Як це відкриття може змінити наше розуміння Всесвіту?
Якщо гігантські струмені справді впливають на температуру, магнітні поля й структуру космічної павутини, то вони стають важливим «інструментом» у формуванні великомасштабної будови Всесвіту. Це означає, що чорні діри можуть відігравати ще більшу роль у космічній еволюції, ніж вважалося раніше.
Один-єдиний «точковий» об’єкт — чорна діра — здатен намалювати в космосі структуру, співмірну з цілою порожниною космічної павутини — і це змушує по-новому подивитися на те, як дрібні й гігантські масштаби у Всесвіті переплітаються між собою. Те, що починається як падіння газу в невидиму гравітаційну прірву, може завершитися струменем, який простягається на десятки мільйонів світлових років і змінює обличчя космосу навколо.
Чорнова діра створила струмені завдовжки 23 мільйони світлових років з’явилася спочатку на Цікавості.
