Астрономы обнаружили свидетельства самого мощного взрыва со времен Большого взрыва

Ученые, изучающие далекое скопление галактик, обнаружили самый большой взрыв во Вселенной со времен Большого взрыва. Когда несколько лет назад ученые впервые столкнулись с доказательствами взрыва, они решили, что, должно быть, неправильно интерпретировали данные. Взрыв был настолько большим, что проделал дыру в плазме в скоплении галактик, в которой поместились бы 15 Млечных Путей.

Остатки взрыва, зафиксированные исследователями, исходили от сверхмассивной черной дыры, расположенной в галактическом скоплении Серпентина на расстоянии 390 миллионов световых лет. Ученые заметили следы взрыва с помощью самых мощных телескопов в мире — рентгеновской обсерватории Чандра, XAM-Newton, Murchison Widefield Array и Гигантского метроволнового радиотелескопа.

Гигантские взрывы

Скопления галактик — это крупнейшие структуры во Вселенной, удерживаемые вместе гравитацией. Они состоят из тысяч отдельных галактик, темной материи, горячего газа и пыли. В центре скопления Серпентина находится большая галактика, содержащая сверхмассивную черную дыру. Исследователи считают, что это был источник гигантского взрыва.

— Мы и раньше видели взрывы в центрах галактик, но этот взрыв действительно мощный, — говорит Мелани Джонстон-Холлит из Международного центра радиоастрономических исследований, соавтор статьи, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal и базе данных препринтов arXiv. — Мы понятия не имеем, почему взрыв был таким мощным, но все произошло очень медленно, как в замедленной съемке, в течение сотен миллионов лет», — добавила она.

При взрыве выделилось в пять раз больше энергии, чем при предыдущем рекордсмене. Она была настолько мощной, что пробила дыру в горячей плазме, окружающей сверхмассивную черную дыру. Доктор Симона Джачинтуччи, ведущий автор исследования из Лаборатории военно-морских исследований США, сравнила извержение с извержением вулкана Сент-Хеленс в 1980 году, которое сорвало вершину с горы. — Разница в том, что в «кратере», образовавшемся в результате взрыва, поместилось бы 15 Млечных путей, сказала она.

«Вселенная — странное место».

Дыра в плазме была замечена в 2016 году с помощью рентгеновских телескопов. Ученые сначала отвергли идею о том, что он мог быть вызван взрывом, потому что он был слишком большим. — Мы были настроены скептически из-за размеров взрыва. Но это действительно так. Вселенная — странное место, — говорит Джонстон-Холлит. Ученые поняли, что обнаружили, только когда рассмотрели скопление галактик с помощью радиотелескопов.

Хотя черные дыры довольно известны тем, что притягивают материю, они часто выбрасывают огромное количество вещества и энергии. — Мы знаем, что эти взрывы являются результатом падения материала в черную дыру из аккреционного диска», — пояснил Джонстон-Холлит. Однако она добавила, что астрономы до сих пор не понимают, почему этот процесс лишь иногда вызывает взрывы и почему некоторые из них намного крупнее других. Не менее загадочно и то, почему именно эта черная дыра, которая не отличается особыми размерами и не кажется необычной в других отношениях, стала источником такого мощного взрыва.

Взрыв оставил после себя синхротронное излучение, созданное заряженными частицами (в основном электронами), движущимися со скоростью, близкой к скорости света, в магнитном поле. Первоначально они производят широкий спектр радиоволн, но со временем излучение ослабевает.

Открытие — первое из многих подобных?

До недавнего времени радиоастрономия была сосредоточена на частотах, слишком высоких для обнаружения такого события, если только оно не произошло недавно. — Это немного похоже на археологию. Мы получили инструменты для более глубокого изучения с помощью низкочастотных радиотелескопов и, возможно, сможем найти больше таких всплесков», — подчеркнул Джонстон-Холлит.

Ключевую роль в этих исследованиях сыграл телескоп Murchison Widefield Array в Австралии. — Мы сделали это открытие на этапе наблюдений, когда телескоп имел 2048 антенн, направленных в небо. Скоро мы будем наблюдать с 4096 антеннами», — добавил Джонстон-Холлит.

Источник: Международный центр радиоастрономических исследований, фото X-ray: NASA/CXC/Naval Research Lab/Giacintucci, S.; XMM:ESA/XMM; Радио: NCRA/TIFR/GMRTN; инфракрасный: 2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF