Хаббл сделал самый близкий снимок квазара

Двухпанельное изображение квазара 3C 273, полученное разными инструментами Hubble. Верхняя панель — изображение 3C 273, полученное с помощью WFPC2. Оно похоже на яркую белую автомобильную фару. Есть линейная оранжево-белая дымчатая деталь, тянущаяся до положения 4 часа, внегалактическая струя, выпущенная из квазара в центре черной дыры невидимой галактики. Под заголовком находится цветовой ключ, показывающий, какие фильтры использовались для создания изображения и какой цвет присвоен каждому фильтру: F450W — синий, F606W — оранжевый. Стрелки компаса в правом нижнем углу показывают ориентацию изображения на небе; стрелка севера указывает в направлении 11 часов; стрелка востока указывает на 8 часов. Масштабная линейка в левом нижнем углу помечена как «182 000 световых лет» на «15 угловых секундах». Изображение коронографа STIS на нижней панели примерно такое же, как изображение WFPC2, но в синих оттенках. Черный круг блокирует блики квазара. Возле черной дыры можно увидеть нитевидный материал синего цвета. Внегалактический джет все еще виден. Автор: NASA, ESA, Bin Ren (Université Côte d'Azur/CNRS)

Астрономы использовали уникальные возможности космического телескопа НАСА «Хаббл», чтобы заглянуть ближе, чем когда-либо, в горло гигантской энергичной черной дыры, питающей квазар. Квазар — это галактический центр, который ярко светится, когда черная дыра поглощает материал в своем непосредственном окружении.

Новые изображения Хаббла окружающей среды вокруг квазара показывают много «странных вещей», по словам Бина Рена из Обсерватории Лазурного берега и Университета Лазурного берега в Ницце, Франция. «У нас есть несколько пятен разного размера и загадочная L-образная нитевидная структура. Все это находится в пределах 16 000 световых лет от черной дыры».

Некоторые из объектов могут быть небольшими галактиками-спутниками вокруг черной дыры, и поэтому они могут предоставить материалы, которые будут аккрецироваться на центральной сверхмассивной черной дыре, питая энергией яркий маяк.

«Благодаря наблюдательной мощи Хаббла мы открываем новые возможности для понимания квазаров», — сказал Рен. «Мои коллеги взволнованы, потому что они никогда раньше не видели столько деталей».

На расстоянии 2,5 миллиарда световых лет это было слишком далеко для звезды. Должно быть, она была более энергичной, чем когда-либо можно было себе представить, с яркостью более чем в 10 раз ярче, чем самые яркие гигантские эллиптические галактики. Это открыло дверь к неожиданной новой загадке в космологии: что питает это колоссальное производство энергии? Вероятным виновником был материал, аккрецирующий на черную дыру.

В 1994 году новый четкий обзор Хаббла показал, что окружающая квазары среда гораздо сложнее, чем предполагалось изначально. Изображения предполагали галактические столкновения и слияния между квазарами и сопутствующими галактиками, где обломки каскадом падают на сверхмассивные черные дыры. Это вновь зажигает гигантские черные дыры, которые управляют квазарами.

Автор: ESA/Hubble Information Centre

Для Хаббла смотреть на квазар 3C 273 — это как смотреть прямо в слепящую фару автомобиля и пытаться увидеть муравья, ползущего по ободу вокруг нее. Квазар изливает в тысячи раз больше энергии, чем все звезды в галактике.

Один из ближайших к Земле квазаров, 3C 273, находится на расстоянии 2,5 миллиарда световых лет. (Если бы он находился совсем рядом, в нескольких десятках световых лет от Земли, он был бы таким же ярким, как Солнце на небе). Инструмент STIS телескопа Хаббла может служить коронографом для блокировки света от центральных источников, подобно тому, как Луна блокирует блики Солнца во время полного солнечного затмения.

Астрономы использовали STIS для обнаружения пылевых дисков вокруг звезд, чтобы понять формирование планетарных систем, и теперь они могут использовать STIS для лучшего понимания родительских галактик квазаров. Коронограф Хаббла позволил астрономам заглянуть в восемь раз ближе к черной дыре, чем когда-либо прежде.

Ученые получили редкую возможность заглянуть в 300 000 световых лет внегалактической струи материала квазара, которая пылает в космосе почти со скоростью света. Сравнив коронографические данные STIS с архивными изображениями STIS с 22-летним интервалом, группа под руководством Рена пришла к выводу, что струя движется быстрее, когда она находится дальше от гигантской черной дыры.

«Благодаря тонким пространственным структурам и струйному движению Хаббл преодолел разрыв между мелкомасштабной радиоинтерферометрией и крупномасштабными оптическими наблюдениями, и, таким образом, мы можем сделать наблюдательный шаг к более полному пониманию морфологии родительских квазаров.

«Наши предыдущие наблюдения были весьма ограниченными, но «Хаббл» позволяет нам детально изучить сложную морфологию квазара и галактические взаимодействия. В будущем дальнейшее изучение 3C 273 в инфракрасном свете с помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба может дать нам больше подсказок», — сказал Рен.

По небу разбросано не менее 1 миллиона квазаров. Они являются полезными фоновыми «прожекторами» для различных астрономических наблюдений. Квазары были наиболее многочисленны примерно через 3 миллиарда лет после Большого взрыва, когда столкновения галактик были более частыми.

Больше информации: Bin B. Ren et al, 3C 273 host galaxy with Hubble Space Telescope coronagraphy, Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202348254

Источник: ESA/Hubble Information Centre