Астрономы, наконец, нашли «ветер», испускаемый гигантской чёрной дырой в центре Млечного Пути

В сердце каждой крупной галактики находится сверхмассивная чёрная дыра, чья масса в миллионы или миллиарды раз превышает массу Солнца. И всякий раз, когда астрономы изучают эти чёрные дыры в соседних галактиках, они замечают интенсивные ветра горячего газа, бьющие из их горизонтов событий. Однако, несмотря на десятилетия пристального изучения, чёрная дыра в сердце нашей собственной Галактики казалась странно спокойной.

Теперь исследователи наконец нашли свидетельства наличия ветров, исходящих от чёрной дыры Млечного Пути: любопытная область конической формы, в которой, по-видимому, был выдут холодный газ. Это открытие может разрешить одну из самых загадочных тайн астрономии за последние полвека.

Когда газ закручивается в диск материи, окружающий сверхмассивную чёрную дыру, он чрезвычайно сильно нагревается. Часть этого газа, вместо того чтобы упасть в чёрную дыру, выбрасывается наружу под совместным действием тепловых, радиационных и магнитных эффектов. Если магнитные эффекты сильны, ветер также может принимать форму струй плазмы, которые выстреливают из полюсов чёрной дыры почти со скоростью света. Эти горячие ветра взбивают окружающий холодный газ, сметая его от чёрной дыры и иногда выдувая его даже за пределы галактики. Этот эффект подавляет звёздообразование, затрудняя сжатие крупных сгустков газа в звёздные «зародыши».

Астрофизик Северо-Западного университета Лена Мурчикова и астроном Марк Горски подумали, что у них есть шанс обнаружить ветра с помощью чилийской Атакамской большой миллиметровой/субмиллиметровой решётки (ALMA), которая может проникать сквозь облака пыли. Эта радиоинтерферометрическая решётка из 66 антенн может обнаруживать не только горячий ионизированный газ, но и слабое свечение холодного молекулярного газа, который излучает свет на определённых частотах.

Имея около 100 часов наблюдений на ALMA, дуэт получил данные по монооксиду углерода (CO), газу, который не искали в галактическом центре с 1990-х годов, поскольку считалось, что его излучение слишком «грязное», чтобы показать что-то полезное. Когда они добрались до картирования газа CO вблизи чёрной дыры, данные преподнесли сюрприз: отчётливый конический разрыв.

Команда наложила рентгеновские данные от рентгеновской обсерватории «Чандра» на свою карту CO и обнаружила, что они аккуратно повторяют ту же самую коническую форму. Это привело исследователей к выводу, что ранее не обнаруженный ветер горячей плазмы отталкивал холодный газ со своего пути и испускал рентгеновские лучи в процессе. Ветер направлен под углом 45° от плоскости галактического диска и простирается на длину около 3 световых лет. Этот угол также предполагает, что Sgr A* вращается не в соответствии с ориентацией плоскости Галактики, говорят исследователи.

Телескоп «Уэбб» нашёл свидетельства того, что чёрная дыра пронеслась сквозь далёкую галактику, оставив за собой след

Астрономы обнаружили гигантский космический «след» в далёкой галактике. Этот хвост из газа и пыли мог быть выброшен пролетающей массивной чёрной дырой, хотя учёные в новом исследовании сообщают и о других возможных причинах.

След был замечен в спиральной галактике NGC 3627, расположенной примерно в 31 миллионе световых лет от нашей Солнечной системы в созвездии Льва.

Хотя подобные следы ранее идентифицировали в Млечном Пути, след в NGC 3627 является самым чётко определённым из когда-либо обнаруженных и «выдаётся своими колоссальными размерами», — сообщила соавтор исследования Мэнкэ Чжао, докторант по астрономии в Нанкинском университете в Китае, в электронном письме для Live Science. Длина следа составляет примерно 20 000 световых лет — около одной пятой диаметра нашей всей галактики — и он чрезвычайно узкий, всего 650 световых лет в ширину.

Чжао и соавтор Гуан-Син Ли наткнулись на этот галактический след, анализируя данные, собранные обзором PHANGS (Физика с высоким угловым разрешением в ближайших галактиках). Используя ряд телескопов, включая космический телескоп «Уэбб» и Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую решётку (ALMA) в Чили, этот обзор стремился изучить, как газ и звёздообразование влияют на структуру и эволюцию галактик и сами находятся под их влиянием. В то время как данные PHANGS-JSWT показали, что след в NGC 3627 содержит частицы пыли, данные PHANGS-ALMA указали на то, что он также богат монооксидом углерода.

След представляет собой слабый, линейный хвост из газа и пыли, который выглядит отличным от двух спиральных рукавов галактики. Основываясь на теоретической модели, соразработчиком которой Ли стал в 2021 году, Чжао и Ли полагают, что массивный компактный объект, такой как чёрная дыра, скорее всего, ответственен за его создание. Модель предполагает, что, когда объект пролетел сквозь галактический диск, он выжал газ, оставив за собой след, отмечающий его путь. Колоссальная турбулентность внутри следа NGC 3627 подтверждает эту модель.

«Тёмная сторона» Луны также оказалась и её холодной стороной

Базальт 10049 (слева) и брекчия 10018 (справа) с «Аполлона-11»

Когда астронавты «Аполлона» вернулись с Луны, они привезли с собой образцы лунного грунта (реголита) и пород. Анализ этих образцов навсегда изменил наши представления о формировании и эволюции системы Земля-Луна. Точно так же образцы, доставленные китайской программой «Чанъэ», приводят к прорывам в нашем понимании единственного спутника Земли, особенно его так называемой «тёмной стороны». Как тело, находящееся в приливном захвате, видимая сторона Луны постоянно обращена к Земле, тогда как её обратная (или «тёмная») сторона обращена в космос.

Согласно новым выводам команды китайских исследователей, обратная сторона Луны также является и её более холодной стороной. Их заключения основаны на образцах, доставленных миссией «Чанъэ-6» в 2024 году, которые были собраны в кратере Аполлона, расположенном в бассейне Южный полюс — Эйткен на Луне. Проанализировав образцы для определения их химического состава, команда установила, что они сформировались из лавы глубоко в лунной мантии при температуре около 1100 °C — примерно на 100 °C холоднее, чем образцы, полученные с видимой стороны .

На основе десятилетий роботизированных исследований известно, что обратная сторона Луны более гористая и кратерированная, чем видимая сторона, и на ней было меньше вулканизма, что привело к меньшему количеству тёмных участков базальтовых пород .

В своём исследовании учёные предполагают, что мантия на обратной стороне Луны холоднее, потому что содержит меньше таких элементов, как уран, торий и калий, которые выделяют тепло в процессе радиоактивного распада . На Луне эти элементы обычно встречаются вместе с редкоземельными элементами и фосфором, образуя материал, который учёные называют богатым KREEP (K обозначает химический символ калия, REE — редкоземельные элементы, а P — фосфор) . Предыдущие исследования предполагали, что это неравномерное распределение могло стать результатом массивного удара по обратной стороне, который вытолкнул эти более плотные материалы на другую сторону.

Другая теория предполагает, что Луна испытала в прошлом два удара с разных сторон, и это были астероиды с разным составом. Ещё одна теория заключается в том, что гравитационное притяжение Земли привело к повышенному нагреву мантии на видимой нам стороне.

Новое исследование подтверждает: на Марсе когда-то был океан

В настоящее время научное сообщество пришло к консенсусу, что Марс в прошлом был совершенно иным местом: с более тёплой и плотной атмосферой и жидкой водой на поверхности. Свидетельствами этому служат русла потоков, дельтовые веера, высохшие озёрные котлованы и множество других особенностей, которые формируются в присутствии текущей воды на Земле. Исходя из того, как многие из этих каналов впадают в северные низменности Марса, учёные выдвигают гипотезу, что этот регион когда-то был домом для океана, покрывавшего всё северное полушарие. Согласно новому исследованию Университета Арканзаса, существуют веские доказательства существования этого древнего океана.

К такому выводу пришёл аспирант-геолог Кори Хьюз, который изучает геологию Земли, чтобы понять геологическую историю Марса. В течение многих лет исследователи изучали песчаниковые формации на северо-западе Арканзаса, созданные реками, которые текли в этом районе 300 миллионов лет назад. Проанализировав снимки, сделанные орбитальным аппаратом NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), Хьюз и его коллеги идентифицировали ключевые особенности в дельтовых веерах, расположенных в области Aeolis Dorsa, северном регионе within Utopia Planitia. На Земле эти особенности известны как «зоны подпора» («backwaters»), которые формируются там, где реки сужаются перед впадением в океаны.

На Земле реки, не имеющие системы дамб или искусственных барьеров, постоянно меняют своё положение, извиваясь по ландшафту. Переносимые ими осадки размывают один берег, заставляя реку изгибаться в этом направлении, в то же время откладывая песок и мелкие частицы грязи на противоположной стороне, формируя так называемый «русловый пояс». Когда река приближается к открытому водоёму (такому как океан), её скорость падает, и она способна переносить меньше осадков. Это приводит к осаждению наносов, формируя речные дельты, и вызывает сужение руслового пояса перед тем, как река достигнет океана. Этот участок известен как «зона подпора», которая может простираться на сотни километров.

Со временем сила тяжести притягивает самые крупные частицы ко дну реки, где они и остаются, если река высыхает. Считается, что именно это и произошло на Марсе миллиарды лет назад, после того как атмосфера планеты была медленно уничтожена солнечным ветром (из-за исчезновения его магнитного поля). Когда реки высыхают, тепло и давление превращают осадок в руслах в песчаниковые отложения. На Земле тектоническая активность выталкивает эти породы на поверхность, где эрозия, вызванная ветром и дождём, в конечном счёте оставляет после себя гряду, известную как «инвертированный канал» или «инвертированная гряда».

Именно это произошло на северо-западе Арканзаса примерно 300 миллионов лет назад, когда река, текущая с территории современной Индианы, впадала в море, покрывавшее центральный Арканзас. Когда древняя река высохла, результатом стало формирование песчаника Уедингтон — единственный известный на Земле пример инвертированной речной дельты. Наличие похожих гряд и русловых поясов на Марсе предоставляет прямое доказательство того, что там когда-то текли реки, которые впадали в океан, покрывавший северное полушарие. Однако, поскольку на Марсе отсутствует тектоника плит, его инвертированные гряды, вероятно, сформировались, когда более мелкие отложения вокруг песчаника были разрушены эрозией.

«Уэбб» обнаружил гигантскую звезду, готовую взорваться

Коллектив астрономов под руководством Северо-Западного университета получил самое чёткое и детальное из когда-либо виденных изображений умирающей звезды до её взрыва.

Используя космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб», международная группа впервые идентифицировала предшественник сверхновой в среднем инфракрасном диапазоне. В сочетании с архивными наблюдениями космического телескопа «Хаббл», эти данные показали, что взорвалась массивная красная сверхгигантская звезда, окутанная плотным слоем пыли.

Этот прорыв наконец может объяснить, почему астрономы редко видят взрывы красных сверхгигантов, хотя модели предсказывают, что они должны составлять большинство сверхновых с коллапсом ядра. Новые находки предполагают, что эти огромные звёзды всё же взрываются, но часто скрыты от наблюдения толстыми пылевыми облаками. Благодаря мощному инфракрасному зрению «Уэбба» учёные теперь могут видеть сквозь затемняющую пыль, заполняя давний пробел между теорией и наблюдениями.

Исследование представляет собой первое подтверждённое обнаружение «Уэббом» звезды-прародителя сверхновой.

Команда впервые обнаружила сверхновую, названную SN2025pht, 29 июня 2025 года, используя Всепланетный автоматизированный обзор сверхновых. Свет от этого события шёл из соседней спиральной галактики NGC 1637, расположенной примерно в 40 миллионах световых лет от Земли.

Сравнивая снимки NGC 1637, сделанные «Хабблом» и «Уэббом» до и после взрыва, Килпатрик, Суреш и их коллеги обнаружили звезду-прародителя. Она сразу же выделялась как невероятно яркая и интенсивно красная. Хотя звезда излучала примерно в 100 000 раз больше света, чем Солнце, большая часть её сияния была скрыта окружающей пылью. Слой пыли был настолько плотным, что делал звезду более чем в 100 раз тусклее в видимом свете, чем она выглядела бы иначе. Поскольку пыль блокировала более короткие, голубые волны, внешний вид звезды значительно сместился в сторону красного.

Массивные звёзды на поздних стадиях своей жизни, красные сверхгиганты, являются одними из крупнейших звёзд во Вселенной. Когда их ядра коллапсируют, они взрываются как сверхновые типа II, оставляя после себя либо нейтронную звезду, либо чёрную дыру. Самый известный пример красного сверхгиганта — Бетельгейзе, яркая красноватая звезда в плече созвездия Ориона.

Дайджест космических новостей за прошедшую неделю