Сверхмассивная черная дыра «переела» материи и избавилась от излишков

❋ 5.2

За расположившейся в центре далекой галактики PG1211+143 сверхмассивной черной дырой астрономы наблюдают более двух десятилетий. Однако зафиксировать ее необычные «пищевые» привычки удалось только сейчас.

Астрономия

# аккреционный диск

# активные ядра галактик

# излучение

# материя

# релятивистские скорости

# Черные дыры

На изображении галактика PG1211+143 / © Centre de Données astronomiques de Strasbourg / SIMBAD / SDSS.

Галактику PG1211+143 астрономы видят такой, какой она была примерно 1,2 миллиарда лет назад. В 2001 году ученые впервые зафиксировали в рентгеновском спектре галактики признаки мощного потока ионизированного газа. Он оказался настолько сильным, что, вероятно, подавил звездообразование. Впоследствии такие ультрабыстрые выбросы (ultra-fast outflows, UFOs), или «релятивистский ветер», признали характерной чертой активных галактических ядер.

Окончательно разобраться в природе выбросов удалось астрономам Кену Паундсу (Ken Pounds) и Киму Пейджу (Kim Page) из Лестерского университета (Великобритания). Проанализировав данные наблюдений, полученных в 2014 году с помощью рентгеновской обсерватории XMM–Newton (велись на протяжении пяти недель) и орбитальной обсерватории Swift (велись на протяжении двух месяцев), ученые проследили, как «переедание» сверхмассивной черной дыры, массой порядка 40 миллионов солнечных, приводит к выбросам избыточного вещества.

Результаты исследования, опубликованного в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, показали, что массивный приток вещества к окрестностям космического «монстра» добавил ему как минимум 10 земных масс. Это дополнительное вещество сформировало вокруг сверхмассивной черной дыры кольцо, положение которого удалось установить по гравитационному красному смещению — эффекту, при котором длина волны света увеличивается под действием сильного гравитационного поля.

Однако в заключительной фазе наблюдений, то есть через несколько недель после притока вещества, исследователи обнаружили новый поток «релятивистского ветра», движущегося со скоростью около 81 000 километров в секунду. Его появление объяснили так: когда вещество кольца приблизилось к сверхмассивной черной дыре, то разогрелось до миллионов градусов, а высвобождающаяся гравитационная энергия создала давление излучения, выбрасывающее избыточную массу наружу.

Открытие, как отметили его авторы, устанавливает прямую причинно-следственную связь между массивным кратковременным притоком вещества и последующим выбросом. Это дарит ученым возможность наблюдать за ростом сверхмассивных черных дыр по «релятивистским ветрам», сопровождающим аккрецию вещества.

Динамика спектров отражает переход от притока вещества к его поглощению сверхмассивной черной дырой и росту энергии рентгеновского излучения, испускаемого внутренними областями аккреционного диска. Сильное поглощение мягкого рентгеновского излучения на орбите 2659 (черная линия) соответствует моменту, когда к черной дыре двигался поток вещества. Пик на орбите 2664 (синяя линия) указывает на усиление рентгеновского излучения.

Полученные данные позволяют лучше понять механизм аккреции активных галактических ядер, а также демонстрируют потенциальную роль ультрабыстрых выбросов в эволюции галактик: последние влияют на звездообразование и структуру межгалактической среды.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Автор освещает темы из разных областей науки, включая астрономию, палеонтологию и генетику. Пишет о научных открытиях, природных явлениях и эволюционных процессах.