Изображения НАСА помогают объяснить пищевые привычки массивной черной дыры

Этот крупный план центра галактики Андромеды, сделанный вышедшим из эксплуатации космическим телескопом Спитцер НАСА, помечен синими пунктирными линиями, чтобы подчеркнуть путь двух потоков пыли, текущих к сверхмассивной черной дыре в центре галактики (обозначен фиолетовым цветом). точка). Автор: NASA/JPL-Caltech

Поскольку сверхмассивные черные дыры поглощают газ и пыль, материал нагревается непосредственно перед падением, создавая невероятные световые шоу — иногда ярче, чем целая галактика, полная звезд. Когда материал потребляется сгустками разного размера, яркость черной дыры колеблется.

Но черные дыры в центре Млечного Пути (родная галактика Земли) и Андромеды (одного из наших ближайших галактических соседей) относятся к числу самых тихих пожирателей во Вселенной. Тот небольшой свет, который они излучают, не сильно различается по яркости, что позволяет предположить, что они потребляют небольшой, но постоянный поток пищи, а не большие комки. Потоки приближаются к черной дыре постепенно и по спирали, подобно тому, как вода кружится в канализации.

Охота за источником пищи Андромеды

Исследование , опубликованное в The Astrophysical Journal, взяло за основу гипотезу о том, что тихая сверхмассивная черная дыра питается постоянным потоком газа, и применило ее к галактике Андромеды. Используя компьютерные модели, авторы смоделировали, как газ и пыль вблизи сверхмассивной черной дыры Андромеды могут вести себя с течением времени.

На этом изображении галактики Андромеды использованы данные бывшего космического телескопа НАСА «Спитцер». Показаны несколько длин волн, на которых видны звезды, пыль и области звездообразования. Автор: NASA/JPL-Caltech

Моделирование продемонстрировало, что небольшой диск горячего газа может сформироваться рядом со сверхмассивной черной дырой и непрерывно питать ее. Диск мог пополняться и поддерживаться многочисленными потоками газа и пыли.

Однако исследователи также обнаружили, что эти потоки должны оставаться в пределах определенного размера и скорости; в противном случае материя падала бы в черную дыру неравномерными сгустками, вызывая еще больше флуктуаций света.

Когда авторы сравнили свои результаты с данными Спитцера и космического телескопа Хаббл НАСА, они обнаружили спирали пыли, ранее идентифицированные Спитцером, которые соответствуют этим ограничениям. Из этого авторы пришли к выводу, что спирали питают сверхмассивную черную дыру Андромеды.

«Это прекрасный пример того, как ученые пересматривают архивные данные, чтобы узнать больше о динамике галактик, сравнивая их с новейшими компьютерными симуляциями», — сказал Альмудена Прието, астрофизик из Института астрофизики Канарских островов и Университетской обсерватории Мюнхена, и соавтор исследования, опубликованного в этом году. «У нас есть данные 20-летней давности, которые говорят нам о вещах, которые мы не распознали в них, когда впервые их собрали».

На этом изображении галактики Андромеды, также сделанном на основе данных бывшего космического телескопа НАСА «Спитцер», видна только пыль, что облегчает рассмотрение основной структуры галактики. Автор: NASA/JPL-Caltech

Более глубокий взгляд на Андромеду

Запущенный в 2003 году и управляемый Лабораторией реактивного движения НАСА, «Спитцер» изучал Вселенную в инфракрасном свете, невидимом для человеческого глаза. Различные длины волн раскрывают разные особенности Андромеды, включая более горячие источники света, такие как звезды, и более холодные источники, такие как пыль.

Разделив эти длины волн и глядя только на пыль, астрономы могут увидеть «скелет» галактики — места, где газ слился и охладился, иногда образуя пыль, создавая условия для формирования звезд. Этот вид Андромеды преподнес несколько сюрпризов.

Например, хотя это спиральная галактика, подобная Млечному Пути, в Андромеде преобладает большое пылевое кольцо, а не отдельные рукава, окружающие ее центр. Изображения также выявили вторичную дыру в одной части кольца, через которую прошла карликовая галактика.

Близость Андромеды к Млечному Пути означает, что с Земли она выглядит больше, чем другие галактики: если смотреть невооруженным глазом, Андромеда будет примерно в шесть раз шире Луны (около 3 градусов). Даже имея поле зрения шире, чем у Хаббла, Спитцеру пришлось сделать 11 000 снимков, чтобы создать эту полную картину Андромеды.

Больше информации: C. Alig et al, The Accretion Mode in Sub-Eddington Supermassive Black Holes: Getting into the Central Parsecs of Andromeda, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/ace2c3

Источник: NASA