Надмасивна чорна діра у галактиці NGC 3783 вперше продемонструвала народження космічних вітрів у реальному часі. Європейські та японські рентгенівські телескопи зафіксували спалах, після якого матерія вилетіла у простір зі швидкістю 60 000 км/с — п’ята частина швидкості світла. Відкриття змінює уявлення про механізми впливу чорних дір на еволюцію галактик.
Зміст статті
Астрономи вперше спостерігали, як чорна діра створює надшвидкі вітри буквально за одну добу. Раніше вчені знали про існування таких потоків, але ніколи не бачили їхнього народження. Тепер це змінилося. Міжнародна команда дослідників зафіксувала весь процес — від рентгенівського спалаху до формування вітру, що несеться зі швидкістю 60 000 кілометрів на секунду.
Чому це важливо? Вітри від чорних дір визначають долю цілих галактик. Вони можуть зупинити зореутворення або, навпаки, стимулювати його. Десятиліттями науковці будували теорії. Тепер вони отримали пряме підтвердження своїх гіпотез.
Як зловили космічний спалах
Відкриття стало можливим завдяки синхронній роботі двох космічних обсерваторій. Європейський телескоп XMM-Newton та японська місія XRISM протягом десяти днів безперервно спостерігали за галактикою NGC 3783. Це найтриваліша безперервна сесія спостережень, яку коли-небудь проводив XRISM.
Під час моніторингу стався яскравий рентгенівський спалах. Він швидко згас. А потім — несподіванка. Буквально за добу з’явилися надшвидкі вітри. Вони неслися від чорної діри зі швидкістю приблизно 20% швидкості світла.
«Ми ніколи раніше не бачили, щоб чорна діра створювала вітри так швидко», — зазначив Ліі Гу зі Нідерландської організації космічних досліджень (SRON). Він очолював команду дослідників. «Вперше ми побачили, як швидкий сплеск рентгенівського випромінювання миттєво запускає надшвидкі вітри. І все це — протягом однієї доби».
Результати опублікували 9 грудня 2025 року у журналі Astronomy & Astrophysics. Стаття має назву «Delving into the depths of NGC 3783 with XRISM. III. Birth of an ultrafast outflow during a soft flare».
Галактика NGC 3783 та її чорна діра
NGC 3783 — це спіральна галактика з перемичкою у сузір’ї Центавра. Вона розташована приблизно за 135 мільйонів світлових років від Землі. Галактику відкрив англійський астроном Джон Гершель 21 квітня 1835 року. Сьогодні вона входить до однойменної групи з 47 галактик.
У центрі NGC 3783 ховається справжній монстр. Надмасивна чорна діра має масу близько 30 мільйонів сонячних мас. Інші оцінки дають цифру 2,8 мільйона — розбіжності пов’язані з методами вимірювання. Але навіть мінімальна оцінка вражає.
Ця чорна діра активно поглинає матерію. Навколо неї обертається акреційний диск — «пончик» із розпеченого газу та пилу. Коли речовина падає на диск, тертя розігріває її до мільйонів градусів. Область стає надзвичайно яскравою у рентгенівському діапазоні. Такі регіони астрономи називають активними галактичними ядрами (AGN).
Телескоп Hubble нещодавно зробив детальний знімок NGC 3783. На зображенні видно елегантні спіральні рукави. Але справжня драма розгортається у самому центрі — там, де панує чорна діра.
Магнітний механізм — як на Сонці
Що спричинило викид матерії? Дослідники вважають, що винне магнітне поле. Воно «розплуталося» — і звільнило колосальну енергію. Процес дивовижно схожий на сонячні спалахи.
«Вітри навколо цієї чорної діри, схоже, виникли через раптове “розплутування” заплутаного магнітного поля AGN», — пояснив Маттео Гуаіназзі, науковий керівник проєкту XRISM в Європейському космічному агентстві. «Це нагадує спалахи на Сонці, але в масштабі, який майже неможливо уявити».
Паралель із Сонцем не випадкова. 11 листопада 2024 року наше світило викинуло коронарну масу — хмару заряджених частинок. Початкова швидкість становила 1500 км/с. Чорна діра у NGC 3783 зробила те саме — але у 40 разів швидше.
Коронарні викиди Сонця спричиняють полярні сяйва на Землі. Вітри від чорних дір мають значно серйозніші наслідки. Вони можуть нагрівати газ на відстані тисяч світлових років, зупиняючи народження нових зірок.
Ерік Кулькерс, науковий керівник місії XMM-Newton, підкреслив важливість відкриття: «Два телескопи виявили дещо раніше невідоме — швидкі надпотужні вітри, спричинені спалахами. Вони нагадують ті, що формуються на Сонці. Це означає, що сонячна фізика та фізика високих енергій працюють на подив схоже в усьому Всесвіті».
Роль активних ядер в еволюції галактик
Активні галактичні ядра — найяскравіші постійні джерела енергії у Всесвіті. Вони випромінюють у всіх діапазонах: від радіохвиль до гамма-променів. Але їхній вплив виходить далеко за межі світіння.
Майже кожна велика галактика має надмасивну чорну діру в центрі. Чорна діра у Чумацькому Шляху — Стрілець A* — зараз неактивна. Але близько 8 мільярдів років тому вона, ймовірно, теж випускала потужні вітри.
Існує чітка кореляція між масою центральної чорної діри та властивостями галактики. Більша чорна діра — більша галактика. Це свідчить про спільну еволюцію. Вони ростуть разом.
«Бурхливі AGN відіграють велику роль у тому, як еволюціонують їхні галактики-господарі», — додала Каміль Дієз, науковий співробітник ESA. «І в тому, як формуються нові зірки. Оскільки вони такі впливові, знання про магнетизм AGN і про те, як вони створюють вітри, є ключем до розуміння історії галактик у всьому Всесвіті».
Дослідження показують цікаву закономірність. У ранньому Всесвіті AGN зустрічалися частіше. Чим далі дивимося — тим більше активних ядер бачимо. А дивитися далеко — означає дивитися в минуле. Отже, мільярди років тому чорні діри були голодніші. Вони активніше поглинали матерію і яскравіше світили.
XMM-Newton та XRISM — тандем відкриттів
XMM-Newton досліджує гарячий та екстремальний Всесвіт понад 25 років. Це європейська рентгенівська обсерваторія, запущена у 1999 році. За чверть століття вона здійснила тисячі відкриттів — від нейтронних зірок до далеких квазарів.
XRISM — значно молодша місія. Японське космічне агентство JAXA запустило її у вересні 2023 року за участю ESA та NASA. Абревіатура означає X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission — «Місія рентгенівських зображень та спектроскопії».
Два телескопи доповнюють один одного. XMM-Newton відстежував еволюцію спалаху за допомогою оптичного монітора. Він також оцінював масштаб вітрів через камеру EPIC. Натомість XRISM використав інструмент Resolve. Цей прилад аналізував швидкість, структуру та механізми запуску вітрів.
Синхронна робота критично важлива. Окремо жоден телескоп не зміг би повністю розгадати феномен. Разом вони створили повну картину. «Відкриття стало результатом успішної співпраці, яка є основою всіх місій ESA», — наголосив Кулькерс.
Команда також залучила дані з інших обсерваторій. Телескоп NuSTAR від NASA підтвердив сигнал. Усі незалежні вимірювання збіглися. Випадковість практично виключена.
Що далі — перспективи досліджень
Це відкриття — лише початок. XRISM та XMM-Newton продовжать координований моніторинг AGN. Науковці очікують більше випадків «причини та наслідку» в реальному часі. Кожне нове спостереження вдосконалить моделі.
Головне питання: як саме чорні діри впливають на зореутворення? Вітри можуть нагрівати газ і не дозволяти йому стискатися у нові зірки. Або ж ударні хвилі, навпаки, можуть запускати гравітаційний колапс. Істина, мабуть, десь посередині — і залежить від конкретних умов.
Дослідження NGC 3783 відкриває нову главу в астрофізиці високих енергій. Уперше механізм, відомий на Сонці, підтвердили для надмасивної чорної діри. Фізика виявилася універсальною — від нашого світила до галактичних монстрів за 135 мільйонів світлових років.
Майбутні місії продовжать цю роботу. Європейське космічне агентство планує нові рентгенівські обсерваторії. Вони матимуть ще більшу роздільну здатність. І, можливо, зможуть ловити спалахи ще швидше. Бо космос не чекає — чорні діри продовжують свою бурхливу діяльність щосекунди.
За матеріалами:
Flaring black hole whips up ultra-fast winds esa.int- Astronomers capture sudden black hole blast firing ultra fast winds sciencedaily.com
- Astronomers Spot Extraordinary Blast from Supermassive Black Hole in NGC 3783 sci.news
- Flaring black hole whips up ultra-fast winds phys.org
- Supermassive Black Hole Flare Launched Wind and Debris Into Space at 37,000 Miles Per Second discovermagazine.com
