Астрономы впервые напрямую наблюдали газовый «мост», обеспечивающий чёрную дыру в центре скопления Центавра веществом
Наука и космос031 минуту назад
Астрономы запечатлели самые детализированные изображения процесса, который на протяжении десятилетий оставался одной из главных тайн астрофизики: каким образом сверхмассивные чёрные дыры продолжают получать вещество, несмотря на то что сами разогревают окружающий газ и, казалось бы, должны лишать себя «поставок». Наблюдения, проведенные с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», впервые продемонстрировали непрерывную связь между гигантскими газовыми нитями и околоядерным диском, из которого вещество поступает к чёрной дыре.
Объектом исследования стала галактика NGC 4696, находящаяся в 145 миллионах световых лет от Земли в центре скопления Центавра. Именно такие активные галактики считаются наилучшими кандидатами для изучения взаимодействия сверхмассивных чёрных дыр с окружающей средой. Результаты представлены в двух научных публикациях.
Наблюдения осуществлялись с помощью спектрографа NIRSpec (Near Infrared Spectrograph — спектрограф ближнего инфракрасного диапазона) на борту JWST. За 7,7 часов наблюдений учёные смогли с высоким пространственным разрешением изучить движение газа в области, где уже доминирует гравитация чёрной дыры. Разрешение составило около 10 парсеков (примерно 33 световых года), а поле наблюдений охватило центральные 618 × 618 парсеков галактики.
Главным открытием стал компактный околоядерный диск радиусом около 120 парсеков. Ранее телескоп «Хаббл» наблюдал здесь лишь S-образную структуру из ионизированного газа, однако «Джеймс Уэбб» продемонстрировал, что это вращающийся многофазный диск, состоящий одновременно из горячего ионизированного газа и более холодного молекулярного водорода.
Наблюдения выявили чёткий градиент скоростей: газ вращается вокруг сверхмассивной чёрной дыры со скоростью около 600 км/с. При этом западная часть диска непосредственно соединена с длинным газовым «мостом», по которому вещество поступает к центру галактики. Скорости газа в месте соединения совпадают, что стало первым прямым наблюдательным подтверждением того, что такие газовые нити действительно подпитывают околоядерный диск.
Именно этот механизм долгое время оставался недостающим элементом в модели питания активных галактических ядер. Согласно современным представлениям, выбросы энергии из окрестностей чёрной дыры разогревают окружающий газ, препятствуя его дальнейшему падению. Новые данные показывают, что затем этот газ постепенно остывает, конденсируется в тонкие протяжённые нити и под действием магнитных полей теряет угловой момент — характеристику, мешающую веществу падать к центру. После этого газ попадает в околоядерный диск, а уже оттуда постепенно «падает» на чёрную дыру.
Чтобы проверить эту гипотезу, авторы провели трёхмерное магнитогидродинамическое моделирование — расчёты, одновременно учитывающие движение газа и влияние магнитных полей. Симуляции практически полностью воспроизвели структуру, размеры и кинематику, наблюдаемые JWST, включая непрерывный переход от внешнего филамента к вращающемуся диску. Это также помогло объяснить, как активные галактики регулируют собственное развитие. По расчетам авторов, поступление вещества из различных газовых нитей может постепенно изменять ориентацию околоядерного диска. Поскольку релятивистские джеты сверхмассивной чёрной дыры выбрасываются перпендикулярно этому диску, они также меняют направление. Это позволяет более равномерно распределять энергию по всему центральному региону галактики, сдерживая охлаждение газа и образование новых звёзд.
Авторы обеих работ подчеркивают, что для окончательного подтверждения модели требуются дополнительные наблюдения других активных галактик. Тем не менее, впервые удалось одновременно увидеть все ключевые элементы предполагаемой цепочки — от охлаждающихся газовых филаментов до вращающегося околоядерного диска, который непосредственно снабжает сверхмассивную чёрную дыру веществом. Это закрывает один из важнейших пробелов в понимании того, как активные галактики остаются такими на протяжении миллионов лет.
Darth SaharaИсточники:Astrophysical Journal LettersAstrophysical Journal LettersНаука и космос0АстрономияЧёрные дырыКосмические исследованияТелескоп Джеймс Уэбб31 минуту назад
Источник