Компактні активні радіогалактики з двосторонніми струменями плазми, що вивергаються з їхнього центру, виявились поглиначами масивних зірок. Шляхом накопичених даних спостережень вчені змогли підтвердити старі гіпотези про те, що ці незвичайні джерела є абсолютно новим видом об’єктів.
Коли у 1970-х роках дослідники вивчили найкомпактніші, діаметром менше кілопарсека (3,2 тисячі світлових років), радіогалактики виявилося, що ті асиметричні. З яскравого центру у них виходить лише один джет. Це відкриття лягло основою вивчення активних ядер галактик із джетами. Але невдовзі вчені виділили підклас незвичайних об’єктів, маленьких активних галактик із двома джетами — компактних симетричних об’єктів (КСВ). І ось нарешті дослідникам вдалося пояснити природу цих радіоджерел.
У великих галактик – наприклад, Лебедя А та NGC 1052 – також є двосторонні джети. Тому виникло припущення, що маленькі КСВ — зародки галактик із великими джетами, просто джети ростуть поступово. Також була версія, що зростання джетів зупиняє щільну навколишню космічну среду.
Втім, ще у 1980-х роках астроном Ентоні Рідхед (Anthony Readhead), який знайшов перші докази симетричності КСВ, вивчивши спектри трьох таких об’єктів і висунувши гіпотезу, що це абсолютно новий клас радіоджерел. Виникли дві версії їх природи: або це старі об’єкти, які повільно обертаються, або дуже короткоживучі. Незабаром він припустив, що «підживлюються» КСВ через події приливної руйнації, тобто від уламків зірки, яка надто близько підлетіла до надмасивної чорної діри.
На жаль, для перевірки цих припущень був потрібний масив даних спостережень, якого на той момент не було. У 2020 році Ентоні Рідхед, тепер уже професор астрономії в Каліфорнійському технологічному університеті (США), зібравши колег із пропозицією повернутися до питання та перевірити гіпотези.
За два роки група вивчила всі вишедші наукові публікації на тему пошуку кандидатів у компактні симетричні об’єкти. З 3125 джерел вони відібрали 79 справжніх КСВ, з яких 15 було підтверджено вперше. Також дослідники виділили 167 високоякісних кандидатів у КСО, за якими зараз ведуть спостереження. І ще понад тисячу кандидатів «іншого класу», які група теж згодом планує перевірити. Найближчими роками вчені сподіваються розширити список підтверджених КСВ щонайменше втричі.
Причина такого скорочення — із трьох тисяч кандидатів до 79 КСВ — проста. У кандидати ці об’єкти записували за двома параметрами: наявністю ознак двостороннього джета та розміром менше одного кілопарсеку. Автори нового дослідження наклали дві додаткові вимоги, які були зазначені ще за першого опису цих об’єктів: низька мінливість (висока стабільність) та низька швидкість джетів. Результати цього етапу роботи вчені описали в першій із трьох статей, опублікованих у журналі The Astrophysical Journal.
В другій публікації автори важливіше вивчили відібрані КСВ. Декілька років тому вчені показали, що існує два класи КСВ, що відрізняються по тому, як вони випромінюють: з максимально яскравим випромінюванням у ядра (КСВ 1s) і з піком випромінювання на кінці джету, де той, мабуть, стикається зі скупченням міжгалактичної матерії ( КСВ) 2s). Виявилося, що на КСВ 1s припадає лише п’ята частина компактних симетричних об’єктів. Вчені сфокусувалися на КСВ 2s.
Зіставивши їх характеристики — розміри, червоне усунення та інші параметри, — автори нової роботи прийшли до висновку, що понад 99 відсотків цих об’єктів точно не здатні зрости до величезних радіоджерел. Їх розмір не перевищує 1,6 тисячі світлових років (500 парсек), а тривалість існування таких джетів обмежується п’ятьма тисячами земних років, що дуже мало за космічними мірками. Для порівняння: Джети Лебедя А досягають довжини 230 тисяч світлових років і тримаються протягом десятків мільйонів років.
«Ці КСО зовсім не молоді. Ви ж не назвете 12-річного собаку молодого, хоча він прожив набагато менше років, ніж дорослий чоловік. Це об’єкти іншого виду, які живуть і вмирають за тисячі років замість мільйонів років, як це зазвичай буває біля галактик із більшими джетами», — пояснив Рідхед.
Нарешті, у третій статті вчені показали, що природу таких радіогалактик можна пояснити подіями руйнування. Зіставивши різні КСВ, дослідники змогли відновити еволюцію джетів і поділити КСВ 2s на три еволюційні підкласи. Надзвичайну «живучість» джетів автори пояснили ймовірною масивністю зруйнованих зірок. Хоча у публікації вони пояснили, що на цьому етапі не можна виключити інші сценарії освіти джетів. Наприклад, нестабільність у акреційному диску навколо чорної дірки.
«Ми думаємо, що коли розриває зірку, вся енергія йде у джети по осі обертання чорної дірки. Спершу гігантська чорна діра нам не видно, але коли вона поглинає зірку, — бум! — У чорної діри з’являється паливо, і ми можемо її побачити», — додав Рідхед.
Компактні симетричні об’єкти цікаві не лише як самостійний вид радіогалактик, а й як «лабораторії» для вивчення поведінки активних ядер галактик, надмасивних чорних дірок, їх акреційних дисків та механізмів появи релятивістських джетів. Нові огляди піднебіння з більш чутливими інструментами дозволяють знайти більш тьмяні КСВ.