|
Сверхмассивные черные дыры питаются сами собой
|
|
|
|
Благодаря новым изображениям, полученным с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), астрономы приблизились к разгадке тайны питания сверхмассивных черных дыр. Эти изображения дают самое четкое из когда-либо наблюдавшихся представление о газовых нитях, соединяющих горячую атмосферу галактики с вращающимся газовым диском, питающим ее центральную сверхмассивную черную дыру.
|
|
|
|
Мичиганский государственный университет помог международной команде под руководством Монреальского университета провести наблюдения и интерпретировать данные, найдя ответы на вопрос, который десятилетиями ставил ученых в тупик. Результаты были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
|
|
|
|
«Наблюдения JWST предоставляют нам тысячи новых фактов и измерений, и я могу сказать, что это очень много информации для восприятия», — сказала Меган Донахью, заслуженный профессор физики и астрономии Мичиганского государственного университета. «Мы все работаем вместе, чтобы решить астрофизические вопросы о том, как эти черные дыры получают топливо и как они взаимодействуют со своей галактикой-хозяином».
|
|
|
|
Почти в каждой крупной галактике во Вселенной в центре находится сверхмассивная чёрная дыра (СМЧД), масса которой в миллионы или даже миллиарды раз превышает массу Солнца. Когда эти чёрные дыры активно притягивают окружающий материал, они включаются подобно космическим двигателям, выбрасывая мощные струи энергии, способные формировать всю галактику вокруг себя, замедляя рождение новых звёзд и влияя на рост галактики с течением времени. Астрономы называют такие чёрные дыры активными галактическими ядрами (АГЯ).
|
|
|
|
|
|
|
Но если струи АГЯ нагревают окружающий газ, то, в принципе, это должно прекратить поступление пищи в чёрную дыру. Так как же она продолжает питаться и расти?
|
|
|
|
Главная гипотеза заключается в том, что газ в конечном итоге охлаждается, конденсируется в длинные тонкие потоки, называемые филаментами, и в процессе саморегуляции возвращается к центру галактики.
|
|
|
|
Чтобы проверить эту гипотезу, команда направила телескоп JWST на галактику NGC 4696, центральную галактику скопления Центавра, плотной группы галактик, расположенной примерно в 145 миллионах световых лет от Земли и являющейся одной из лучших лабораторий для изучения механизмов активных галактических ядер.
|
|
|
|
За почти восемь часов наблюдений с помощью инструмента NIRSpec телескопа JWST команда создала подробные карты движения газа глубоко внутри сферы влияния черной дыры с разрешением, достаточно высоким для того, чтобы выделить особенности размером примерно в 30 световых лет — крошечный фрагмент галактики шириной в сотни тысяч световых лет.
|
|
|
|
Эти карты показали, что S-образный вихрь на самом деле представляет собой вращающийся газовый диск, обернутый вокруг сверхмассивной черной дыры, диаметром почти 800 световых лет, с веществом, вращающимся со скоростью до 600 километров в секунду. Важно отметить, что этот диск, по-видимому, физически связан с одним из больших падающих волокон, простирающихся наружу в галактику. Наблюдения показали, что газ течет вдоль нити и поступает в диск, питающий сверхмассивную черную дыру.
|
|
|
|
Исследование помогает астрономам лучше понять полный цикл питания сверхмассивной черной дыры. Струи из черной дыры перекачивают энергию в окружающий галактику газ. Этот газ в конечном итоге охлаждается, становится нестабильным и коллапсирует в длинные нити, некоторые из которых имеют ширину всего несколько сотен световых лет, но простираются на тысячи световых лет в длину.
|
|
|
|
Магнитные силы замедляют вращение газа по мере его падения, направляя его внутрь. Он накапливается во вращающийся диск вокруг черной дыры. Диск питает черную дыру. Черная дыра выпускает свои струи. И цикл начинается снова.
|
|
|
|
Чтобы проверить, насколько это объяснение верно, команда также провела современные компьютерные симуляции системы. Смоделированный газ вел себя так, как это точно соответствовало тому, что наблюдал телескоп JWST, что является убедительным независимым подтверждением предложенной картины.
|
|
|
|
«Участие в этом проекте было действительно захватывающим», — сказал профессор физики и астрономии Мичиганского государственного университета Марк Войт. «Расчеты, проведенные нашей группой из Мичиганского государственного университета, предсказывают, что магнитные поля должны способствовать питанию крупнейших черных дыр во Вселенной, направляя к ним холодный газ, и удивительно видеть, как это происходит на изображениях, полученных с помощью телескопа JWST».
|
|
|
|
Источник
|
