Космос оказался влажнее ожиданий: у чёрной дыры вскрылся древний космический секрет

Астрономы обнаружили в глубоком космосе объект, который бросает вызов привычным представлениям о воде во Вселенной. Речь идёт о квазаре, связанном со сверхмассивной чёрной дырой, вокруг которой сосредоточены колоссальные запасы водяного пара. Их объём сопоставим с триллионами земных океанов. Об этом сообщает Earth.

Фото: Generated by AI (DALL·E 3 by OpenAI) is licensed under Free for commercial use (OpenAI License)

Черная дыра квазар

Квазар с рекордным запасом воды

Объект APM 08279+5255 представляет собой квазар — активную галактику, в центре которой сверхмассивная чёрная дыра активно поглощает газ и излучает огромные объёмы энергии. Он расположен более чем в 12 миллиардах световых лет от Земли, а значит, мы наблюдаем его таким, каким он был свыше 10 миллиардов лет назад, в эпоху активного роста галактик.
По расчётам учёных, в окрестностях этого квазара содержится примерно в 140 триллионов раз больше воды, чем во всех океанах Земли. Водяной пар образует плотное облако, окружающее чёрную дыру и питающее её дальнейший рост — подобные процессы помогают понять, как чёрные дыры влияют на эволюцию галактик, что ранее рассматривалось в контексте структуры короны сверхмассивной чёрной дыры.

"Окружающая среда вокруг этого квазара уникальна тем, что она производит такую огромную массу воды", — отметил учёный NASA из Лаборатории реактивного движения Мэтт Брэдфорд.

Почему объект выглядит необычно ярким

Красное смещение APM 08279+5255 составляет около 3,87, что указывает на его принадлежность к ранней Вселенной. Обычно галактики того времени выглядят тусклыми и пыльными, однако этот квазар резко выделяется яркостью как в видимом, так и в инфракрасном диапазоне.
Учёные пришли к выводу, что наблюдаемая яркость усиливается за счёт гравитационного линзирования. Масса галактики на переднем плане искривляет пространство-время и действует как космическая линза, увеличивая свет далёкого объекта примерно в 40 раз. Даже с учётом этого эффекта внутренняя мощность квазара остаётся колоссальной — эквивалентной светимости как минимум ста триллионов Солнц.

Класс BAL и мощные галактические ветры

APM 08279+5255 относится к классу BAL-квазаров — объектов с широкими линиями поглощения в спектре. Эти линии возникают из-за стремительных потоков газа, вырывающихся из центра галактики со скоростью в тысячи километров в секунду.
Такие ветры одновременно уносят вещество от чёрной дыры и нагревают окружающую среду, влияя на формирование звёзд и эволюцию всей галактики. Схожие механизмы ускоренных выбросов вещества недавно наблюдались и напрямую, когда астрономы впервые зафиксировали, как чёрная дыра запускает сверхбыстрые ветры.

Вода, пыль и излучение

Спектральное распределение энергии квазара указывает на обилие пыли. Она поглощает жёсткое излучение вблизи чёрной дыры и переизлучает его в дальнем инфракрасном диапазоне. Радио- и рентгеновские наблюдения соответствуют характеристикам BAL-квазаров: объект считается радиоспокойным и не демонстрирует экстремального рентгеновского излучения.
Дополнительные измерения водяного пара и молекул, таких как оксид углерода, показывают, что газа достаточно, чтобы чёрная дыра могла вырасти ещё в несколько раз, хотя часть вещества может уйти на формирование новых звёзд или быть вытеснена из системы.

Сравнение: APM 08279+5255 и типичные квазары

Обычные квазары ранней Вселенной содержат значительные объёмы газа и пыли, но запасы воды в них, как правило, гораздо скромнее.
APM 08279+5255 выделяется сочетанием экстремальной светимости, гравитационного линзирования и рекордной массы водяного пара, что делает его уникальным объектом для изучения эволюции галактик.

Плюсы и минусы гравитационного линзирования

Гравитационное линзирование помогает астрономам заглядывать дальше и глубже во Вселенную.
Плюсы: усиление света далёких объектов, возможность изучать ранние этапы роста чёрных дыр и галактик.
Минусы: сложность точной оценки истинной светимости и массы без детального моделирования линзы.

Почему открытие важно для науки

Этот квазар показывает, что вода — один из ключевых компонентов космической среды — присутствовала в огромных количествах уже в первые миллиарды лет после Большого взрыва. Кроме того, находка указывает на то, что в архивных обзорах неба могут скрываться и другие подобные объекты, усиленные гравитационным линзированием.
Изучение таких систем помогает понять, как формировались галактики, как росли сверхмассивные чёрные дыры и какую роль в этом играли газ, пыль и вода.

Популярные вопросы о воде вокруг чёрных дыр

Как вода может существовать рядом с чёрной дырой?
Она находится не внутри горизонта событий, а в виде холодного пара в окружающем газовом облаке.

Опасна ли такая чёрная дыра для Земли?
Нет, объект расположен на огромном расстоянии и не оказывает влияния на нашу галактику.

Что лучше для наблюдений — обычные телескопы или линзирование?
Гравитационное линзирование усиливает возможности телескопов, действуя как природный увеличитель.