|
Как сверхмассивные черные дыры подпитывают себя
|
|
|
|
Как сверхмассивные черные дыры (СМЧД) в центрах галактик аккрецируют вещество, как они возвращают его в окружающую область и как регулируют эти процессы, влияя на эволюцию своих галактик, — все это актуальные темы астрономических и астрофизических исследований. Астрономы почти уверены, что все крупные галактики, такие как Млечный Путь, имеют СМЧД, и именно детальные наблюдения за ними позволят найти ответы. Но лишь некоторые галактики легко поддаются детальному наблюдению, даже с помощью мощного телескопа JWST. Одна из них находится в скоплении Центавра.
|
|
|
|
Скопление Центавра находится на расстоянии около 170 миллионов световых лет и содержит сотни галактик. Его центральная и самая яркая галактика, NGC 4696, погружена в сеть газовых нитей. Поскольку скопление находится очень близко в астрономическом масштабе, телескоп Хаббл получил изображение этой области и обнаружил S-образный вихрь ионизированного газа в сфере влияния черной дыры галактики.
|
|
|
|
В новом исследовании астрономы использовали телескоп JWST для наблюдения за этим вихрем и получения дополнительной информации о нем. Исследователи говорят, что это может быть недостающим звеном между явлениями сверхмассивных черных дыр в двух разных масштабах: потоками охлаждения и аккрецией черной дыры.
|
|
|
|
Исследование называется «JWST показывает, как питаются черные дыры: многофазные филаменты килопарсекового масштаба питают околоядерные диски субкилопарсекового размера» и было отправлено в журнал The Astrophysical Journal. В настоящее время оно доступно на сервере препринтов arXiv. Ведущий автор — Джули Хлавачек-Ларрондо из физического факультета Монреальского университета в Квебеке, Канада.
|
|
|
|
|
|
|
«Скопление Центавр является одним из важнейших архетипов обратной связи от активных галактических ядер в радиодиапазоне, с его центральной галактикой, NGC 4696, которая испускает мощные джеты, раздувающие рентгеновские полости и регулирующие охлаждение и звездообразование», — пишут авторы. Центавр — «одна из немногих систем, где потоки газа могут быть пространственно разрешены до масштабов, сопоставимых со сферой влияния черной дыры», — объясняют авторы.
|
|
|
|
Это критически важно, поскольку позволяет исследователям проверять различные модели аккреции и одновременно получать очень подробное представление о газе в центре. Это отличает Центавр от более удаленных скоплений, таких как Персей.
|
|
|
|
Вихрь ионизированного газа вблизи NGC 4696 был обнаружен телескопом Хаббл на изображениях H-альфа, очень важной и широко используемой в астрономии эмиссионной линии, которая отслеживает ионизацию.
|
|
|
|
Теперь, как это стало его обычной рабочей практикой, телескоп JWST исследует тот же регион с помощью своих более мощных инфракрасных возможностей. Астрономы использовали прибор NIRSpec телескопа для исследования внутренней области размером 618*618 пк с разрешением 10 пк.
|
|
|
|
Эти детальные изображения Центавра помещают его центральную галактику в важный контекст. «NGC 4696 находится внутри впечатляющей многофазной туманности из филаментов, простирающихся на десятки килопарсеков и охватывающих шесть порядков температур, от горячей (108 К) рентгеновской излучающей плазмы до холодного молекулярного газа».
|
|
|
|
Ключевой вывод заключается в следующем: «Эти данные показывают, что ионизированный вихрь представляет собой вращающийся многофазный околоядерный диск (CND), физически и кинематически связанный с более крупной филаментной сетью», — пишут авторы. По их мнению, эта связь является недостающим звеном в росте сверхмассивных черных дыр.
|
|
|
|
Результаты также затрагивают другую проблему в нашем понимании скоплений галактик, иногда называемую проблемой охлаждающего потока. Скопления галактик, такие как Центавр, содержат огромные объемы нагретого газа во внутрикластерной среде (ВКМ). Этот газ должен охлаждаться и течь внутрь, вызывая при этом бурное звездообразование. Астрофизики наблюдали изотропный нагрев этого газа, то есть нагрев равномерный во всех направлениях. Но если нагрев происходит за счет джетов черных дыр, то он должен быть более ориентирован на поток джетов, а не изотропным.
|
|
|
|
Это исследование показывает, что сеть филаментов может смещаться со временем, что может переориентировать ядро скопления галактик. Это, в свою очередь, может изменить направление джетов, испускаемых аккрецирующей сверхмассивной черной дырой. Авторы утверждают, что это может объяснить изотропный нагрев ядра скопления. «Это вызванное филаментами колебание ядра скопления предлагает правдоподобный физический механизм переориентации джетов активных галактических ядер и может помочь объяснить, как обратная связь от джетов может нагревать ядра скоплений почти изотропным образом», — объясняют авторы.
|
|
|
|
Понимание того, как галактики растут и эволюционируют за счет роста сверхмассивных черных дыр и обратной связи, является одной из главных задач астрофизики. Как показывает данное исследование, все это происходит в огромных масштабах. «Изучив динамику газа в масштабе менее килопарсека в NGC 4696, мы показали, что ионизированный вихрь, наблюдаемый с помощью телескопа Хаббл, представляет собой компактную структуру, физически связанную с более крупными филаментами», — пишут авторы.
|
|
|
|
«Это устанавливает давно искомую связь между многофазными филаментами масштаба килопарсека и динамикой газа в пределах <100 пк, где поступающий газ оседает в структуре, питающей сверхмассивную черную дыру».
|
|
|
|
Источник
|
