Первые люди видели свет черной дыры в ночном небе

Сверхмассивная черная дыра в центре нашей галактики могла вспыхнуть около 2 миллионов лет назад, примерно в то время, когда наши предки научились прямо ходить по земле. Свет возник в ночном небе и стал серьезным конкурентом лунному по яркости и размеру. Больше похожее на гриб по форме, чем на сферу, свечение сверхмассивной черной дыры в самом сердце нашей галактики претворилось в жизнь.

Этот красочный сюжет был рассказан на конференции в Сиднее, Австралия, на этой неделе, и связал между собой два, казалось бы, не связанных между собой куска галактической головоломки.

Помимо хорошего решения для обеих загадок, он предложил нам неожиданный вариант того, каким космос мог казаться землянам 2 миллиона лет назад.

«Именно тогда, когда Homo erectus бегал по Земле», — подчеркивает Джосс Бленд-Хоуторн, возглавляющий команду исследователей этого вопроса.

Также сюжет описывает сверхмассивную черную дыру как непредсказуемую и способную генерировать ярчайшие вспышки во Вселенной в мгновение ока. Что, в свою очередь, приближает современных людей к такому риску когда-нибудь в будущем. К счастью, мы далеки от такой вспышки.

Лопающиеся пузырьки

Может показаться странным, что мы говорим о сверхмассивной черной дыре как об источнике самого яркого света во Вселенной. Но именно по этой причине центры некоторых галактик, известные как «активные галактические ядра», светят так ярко. Суть в том, что по мере того, как черная дыра засасывает материю, материя собирается в окружающий дыру диск, нагревается и начинает светиться. Когда огромные объемы материи стягиваются в диск, черная дыра выбрасывает яркий джет, то есть струю частиц, перпендикулярно оси черной дыры.

Центральная черная дыра Млечного Пути, Sagittarius A*, в настоящее время ведет себя послушно, но никто наверняка не знает, что заставило черную дыру превратиться в активное галактическое ядро. Один из вариантов — наша галактика не всегда была тихой — появился в 2010 году, когда астрономы с помощью спутника Ферми уловили несколько таинственных структур под названием пузыри Ферми, находящиеся на 25 000 световых лет выше и ниже плоскости галактики. Теории, объясняющие пузыри, варьируются от гамма-лучей, испускаемых аннигилирующей темной материей, до сверхзвуковых ветров, образуемых интенсивными вспышками звездообразования.

В апреле на встрече Стэнфордского университета в Калифорнии Билл Мэтьюс и Фулаи Го из Калифорнийского университета в Санта-Крус заявили, что пузыри были вызваны взрывом Sagittarius A*. Моделирование ученых показало, что два интенсивных джета высокоэнергетических частиц, вроде тех, что производит активное галактическое ядро, из окрестностей черной дыры могли бы произвести эти пузырьки. Вспышки, по оценкам ученых, случились от 1 до 3 миллионов лет назад и продолжались несколько сотен тысяч лет.

Бленд-Хоуторн, присутствовавший на объявлении, услышал это и сразу осознал, что такой всплеск может разрешить еще одну древнюю тайну. В 1996 году астрономы обнаружили, что часть Магелланова потока — быстро движущегося потока преимущественно водорода в 240 000 световых годах от Млечного Пути — светится в 10-50 раз ярче остального.

Свет водорода

Может ли ответить на этот вопрос тот же взрыв, который породил пузыри Ферми? В конце концов, яркая часть потока лежит ниже центра галактики.

Для исследования Бленд-Хоуторн объединился с другими астрономами, включая Грегори Мэдсена из Кэмбриджского университета, который годами изучал Магелланов поток.

«Наш телескоп собирал признаки того, что в определенный момент большое количество ультрафиолетовых лучей могли подсветить поток», — говорит Мэдсен. Взрыв ультрафиолетового излучения может объяснить, почему часть потока светилась, поскольку он разорвал бы атомы водорода, а те впоследствии перегруппировались, излучая свет в процессе этого действа.

На основании данных с других галактик со сверхмассивными черными дырами, которые активно выбрасывают джеты, ученые выработали теорию, что если Sagittarius A* было настолько же активным, ультрафиолетовый свет ионизировал — а значит поджег — часть Магелланова потока.

Затем они рассчитали время и энергию такого взрыва, основанные на времени, которое потребуется ультрафиолетовому свету, чтобы добраться до потока, время спада интенсивности излучения водорода с течением времени и время, которое понадобится излучению, чтобы добраться до нас. И эта работа отлично совпала с работой Мэтьюса и Го.

Ужасное восхищение

Активное галактическое ядро нашей галактики 2 миллиона лет назад теоретически разрешает две загадки одновременно. Более того, оно может так поддерживать развитие сверхмассивных черных дыр.

Многие теоретики говорят, что активное галактическое ядро получается только тогда, когда галактики сливаются. Но Млечный Путь не сливался ни с какой из галактик в течение миллиардов лет, так что появляется возможность возникновения активного ядра в других условиях.

Это, в свою очередь, сводится к последним работам Грега Новака из Парижской обсерватории во Франции и Иеремии Острикера из Принстонского университета. Они предполагают, что активное галактическое ядро может быть порождено галактическим газом, движущимся внутри после сильного охлаждения, и нестабильными дисками газа и пыли, которые разваливаются и падают в черную дыру. Это сделало бы вспышки активного ядра более хаотичными и непредсказуемыми.

Новак в восторге от последней работы.

«Это означает, что несколько миллионов лет назад — мгновение по галактическим меркам — Млечный Путь действительно подвергся крупной вспышке активного галактического ядра. Удивительно!», — говорит он.

Вполне возможно, что Sagittarius A* может породить активное ядро снова, считает Бленд-Хоуторн. Это имело бы катастрофические последствия для любых миров вблизи галактического центра. Но современные земляне, как и их предки, увидели бы просто красивый и странный вид. «Вы были бы ужасно восхищены», — говорит он.

Какие виды видели вспышку?

Если история верна, черная дыра Млечного Пути вспыхнула 2 миллиона лет назад, образовав яркое пятно размером с луну в южном полушарии Земли. Кто или что видели ее?

Два миллиона лет назад в эволюции человека наступило важное время, говорит антрополог Крис Стрингер из Музея естественной истории в Лондоне.

«Это было начало рода Homo. Каменные топоры уже были изобретены, но мозг только начинал увеличиваться».

Homo erectus появился около 1,9 миллиона лет назад, значит вид черной дыры застал бы и он. Homo habilis, самый мозговитый наш предок, тоже смотрел бы с широко раскрытыми глазами. Даже Australopithecus sediba, недавно обнаруженный в Южной Африке, мог заметить удивительное событие в ночном небе.

Поскольку центр галактики виден в основном на южных широтах, его видели бы только живые существа, живущие к югу 20º над экватором. Большинство наших прямоходящих предков кочевали именно в этих широтах.

Интересно, было бы это таким же зрелищным, как если бы исчезла Луна?