Черную дыру в центре Млечного Пути заподозрили в обогащении Галактики органикой

Астрофизики провели моделирование влияния сверхмассивной
черной дыры в центре Млечного Пути на химическую эволюцию молекул в окружающей
среде. Оказалось, что в периоды активности, рентгеновское излучение могло стимулировать
образование многих молекул, в том числе воды и метанола, на расстояния вплоть
до восьми килопарсек. Этот эффект может быть важным в контексте появления
органических молекул до возникновения жизни, пишут авторы в препринте на arXiv.org

По современным представлениям в ядре каждой крупной
галактики расположена сверхмассивная черная дыра (СМЧД). Млечный Путь в этом
смысле не исключение — в его центре находится объект Стрелец A*, который проявляет себя как
неактивная черная дыра с массой около четырех миллионов солнечных.

На данный момент нет полноценной теории роста СМЧД, но
считается, что они могут набирать столь большую массу посредством нескольких
периодов интенсивного поглощения газа. В такие эпохи в галактике появляется
активное ядро, а существенная доля гравитационной энергии падающего вещества
преобразуется в другие виды, в том числе в излучение. Оценки показывают, что
периоды активности могут занимать от одного до десяти процентов времени жизни всей
галактики.

Сегодня Стрелец A* неактивен, но в прошлом и эта СМЧД должна была переживать
периоды резкого повышения аккреции. Одним из указаний на это являются пузыри
Ферми — огромные оболочки из горячего газа, наблюдающиеся вне плоскости Млечного
Пути. Если они связаны с бившими из центра струями, то ядро было активным не
далее как несколько миллионов лет назад.

Сянь Чэнь (Xian Chen) из Пекинского университета и его коллеги построили численную модель воздействия обильного количества жесткого
рентгеновского излучения в фазе активного ядра на формирование молекул. Согласно
полученным результатам, Стрелец A*
мог не только представлять угрозу для ранней жизни, как предполагалось в
некоторых предыдущих работах, но и принять участие в формировании благоприятных
для зарождения жизни условий.

Рентгеновские фотоны с энергией выше 10 килоэлектронвольт
практически не блокируются газом в диске галактики и могут распространяться на
значительные расстояния. При взаимодействии с материей такой квант выбивает
электрон и ионизует атом или молекулу. В результате получаются частицы с
высокой реакционной способностью, которая намного больше, чем у нейтральных
веществ. Таким образом, рентгеновские фотоны могут стимулировать химическую
эволюцию и, в том числе, образование сложных соединений.

В рамках данной работы ученые оценивали влияние активного
центральной черной дыры на появление молекул H2O, CH3OH и H2CO на поверхности твердых
частиц пыли и в газовой фазе. Для примера авторы рассматривают холодное молекулярное
облако, расположенное на расстоянии в четыре килопарсека от центра галактики.

Модель предсказывает, что на этапе активного облучения на частицах
воды становится чуть больше, в газовой фазе — чуть меньше, а в течение
последующих миллионов лет в первом случае повышенная концентрация сохраняется, а
во втором — возвращается к исходным значениям. Для CH3OH и H2CO ситуация
оказалось иной: на поверхности частиц в активной фазе концентрация увеличилась
на 1–2 порядка и сохранилась на протяжении миллионов лет, в газовой фазе
количества этих соединений сперва показывали разнонаправленную динамику, но
после завершения облучения стали расти, достигнув спустя десять миллионов лет
значений примерно в сто раз выше, чем в случае отсутствия облучения.

Авторы также предсказывают, что данный эффект должен
наиболее сильно проявляться для плотных и молодых молекулярных облаков,
расположенных на небольших галактоцентрических расстояниях. Если это утверждение
будет подтверждено наблюдениями, то изучение таких объектов поможет
восстановить историю активности Стрельца A* на многие миллионы лет прошлое.

Ранее ученые разрешили планетам формироваться вокруг сверхмассивных черных дыр, зафиксировали возобновление активности центральной черной дыры Млечного Пути и протестировали с помощью нее один из ключевых принципов общей теории относительности — локальную пространственную инвариантность.

Поделиться: