Ветер от черных дыр может влиять на развитие окружающих галактик

Впечатление художника: квазарный ветер (голубой), запускаемый с аккреционного диска (красно-оранжевый) вокруг сверхмассивной черной дыры. Автор: NASA/CXC/M. Weiss, Catherine Grier and the SDSS collaboration

Облака газа в далекой галактике выталкиваются все быстрее и быстрее – со скоростью более 10 000 миль в секунду – среди соседних звезд взрывами излучения сверхмассивной черной дыры в центре галактики. Это открытие помогает пролить свет на то, как активные черные дыры могут непрерывно формировать свои галактики, стимулируя или подавляя развитие новых звезд.

Группа исследователей под руководством профессора астрономии Университета Висконсин-Мэдисон Кэтрин Гриер и недавнего выпускника Роберта Уитли обнаружила ускоряющийся газ, используя годы данных, собранных из квазара, особенно яркого и турбулентного вида черной дыры, находящегося на расстоянии миллиардов световых лет в космосе. созвездие Ботес. Свои выводы они представили сегодня на 244-м собрании Американского астрономического общества в Мэдисоне.

Ученые полагают, что черные дыры расположены в центре большинства галактик. Квазары — это сверхмассивные черные дыры, окруженные дисками материи, притягиваемыми огромной гравитационной силой черной дыры.

«Материал этого диска всегда падает в черную дыру, и трение, вызванное этим притягиванием, нагревает диск и делает его очень, очень горячим и очень, очень ярким», — говорит Гриер. «Эти квазары действительно светятся, и поскольку существует большой диапазон температур от внутренней части диска до дальних его частей, их излучение охватывает почти весь электромагнитный спектр».

Изображение квазара SBS 1408+544, синяя точка в центре перекрестия. Автор: Jordan Raddick and the SDSS collaboration

Яркий свет делает видимыми квазары, возраст которых почти равен Вселенной (на расстоянии до 13 миллиардов световых лет), а широкий диапазон их излучения делает их особенно полезными для астрономов при исследовании ранней Вселенной.

Исследователи использовали более чем восьмилетние наблюдения за квазаром под названием SBS 1408+544, собранные в рамках программы Слоановского цифрового обзора неба, теперь известной как Проект картографирования реверберации Black Hole Mapper. Они отслеживали ветры, состоящие из газообразного углерода, фиксируя свет отсутствующего квазара — свет, который поглощался газом. Но вместо того, чтобы поглотиться именно в том месте спектра, которое указывало бы на углерод, тень с каждым новым взглядом на SBS 1408+544 отодвигалась все дальше от дома.

«Этот сдвиг говорит нам, что газ движется быстро, и все время быстрее», — говорит Уитли. «Ветер ускоряется, потому что его толкает радиация, исходящая от аккреционного диска».

Ученые, в том числе Гриер, предположили, что они и раньше наблюдали ускоряющиеся ветры из аккреционных дисков черных дыр, но это еще не было подтверждено данными более чем нескольких наблюдений. Новые результаты были получены на основе около 130 наблюдений SBS 1408+544, проведенных за почти десятилетие, что позволило команде с высокой степенью достоверности определить увеличение скорости.

Впечатление художника: квазарный ветер (голубой), запускаемый с аккреционного диска (красно-оранжевый) вокруг сверхмассивной черной дыры. На вставке справа показаны два спектра квазара SBS 1408+544, показывающие сдвиг поглощенного света влево, который показывает ускорение газа, толкаемого квазарными ветрами. Автор: NASA/CXC/M. Weiss, Catherine Grier and the SDSS collaboration

Ветры, выталкивающие газ из квазара, представляют интерес для астрономов, поскольку они позволяют сверхмассивным черным дырам влиять на эволюцию окружающих их галактик.

«Если они достаточно энергичны, ветры могут распространиться до самой родительской галактики, где они могут оказать значительное влияние», — говорит Уитли.

В зависимости от обстоятельств ветры квазара могут создавать давление, которое сжимает газ и ускоряет рождение звезды в родительской галактике. Или он может смыть это топливо и помешать образованию потенциальной звезды.

«Сверхмассивные черные дыры большие, но они очень крошечные по сравнению с их галактиками», — говорит Гриер. «Это не означает, что они не могут «разговаривать» друг с другом, и это способ общения одного с другим, который нам придется учитывать, когда мы моделируем эффекты этих видов черных дыр».

В исследовании SBS 1408+544, опубликованном сегодня в «Астрофизическом журнале», приняли участие сотрудники Йоркского университета, Университета штата Пенсильвания, Университета Аризоны и других.

Больше информации: Robert Wheatley et al, The SDSS-V Black Hole Mapper Reverberation Mapping Project: C iv Broad Absorption Line Acceleration in the Quasar SBS 1408+544, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad429e

Источник: University of Wisconsin-Madison