«Уэбб» изучает ветры чёрных дыр
Вид IC5063. В ядре недавно обнаруженные ветры в данных JWST MIRI показаны оранжевым (для молекулярного газа) и синим (для ионизированного газа; из Dasyra et al, 2024, ApJ, в печати). Фон: составное оптическое изображение из данных двух предложений снимков космического телескопа Хаббл (HST) (15446 и 15444) и Legacy Survey, выпуск DR9. Для данных Legacy Survey DECam g показан синим цветом, DECam r — зеленым, а DECam z — красным. Для данных HST ACS/WFC F606W — синим, а ACS/WFC F814W — красным. Автор: K. Dasyra (JWST data) and NASA/ESA/CSA/ J. Schmidt (background optical images)
В новом исследовании с использованием данных космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) профессор Дасира из Национального университета Афин (Греция) и ее команда представили информацию о том, как сверхмассивные черные дыры влияют на эволюцию галактик, вытесняя межзвездный газ из галактических дисков.
В статье, которая недавно была принята к публикации в The Astrophysical Journal и доступна на arXiv, группа представила данные цикла 1 JWST близлежащей галактики IC5063.
Сверхмассивная черная дыра в центре этой захватывающей близлежащей галактики выбрасывает струи, которые представляют собой коллимированные пучки частиц, движущихся с высокой скоростью, близкой к скорости света. Используя инструмент среднего инфракрасного диапазона (MIRI) JWST, исследователи смогли получить изображения и спектры высокого разрешения из области, окружающей центр IC5063, которая охватывает расстояние, эквивалентное ~1/3 расстояния между нашим солнцем и центром нашей собственной галактики.
Одним из самых поразительных результатов этого исследования является выявление более 10 отдельных регионов с ветрами, что почти вдвое превышает известные области, где газ выбрасывается из ядра галактики в результате воздействия струй черных дыр.
Некоторые из этих ветров движутся со скоростями, которые превышают те, которые необходимы для выхода из гравитационного притяжения галактики — результат, доказывающий, что струи черных дыр могут задерживать звездообразование, истощая галактику от газа, который был бы необходим для коллапса и образования звезд. Эти потоки также демонстрируют различные структуры и характеристики, такие как различия в температуре газа, который они увлекают.
Это исследование также проливает свет на прошлую струйную активность IC5063. Исследователи обнаружили газ в головных ударных волнах, т. е. дугообразных структурах, которые образуются, когда частицы струй прорываются через межзвездную среду на сверхзвуковых скоростях, что приводит к сжатию, нагреванию и ускорению окружающего их газа. Эти ударные волны аналогичны звуковым ударам, производимым самолетами, которые превышают скорость звука в атмосфере Земли.
Масштаб обнаруженных ударных волн огромен, охватывая ~300 пк или 6 миллиардов раз больше расстояния между JWST и Землей. Удивительно, но их местоположение находится далеко за пределами области ядра IC5063, где струи черной дыры обнаруживаются по их радиоизлучению. Это открытие указывает на то, что струи могли взаимодействовать с окружающим газом в прошлом, а затем исчезать в повторяющейся активности выброса частиц из окрестностей сверхмассивной черной дыры, которая продолжает формировать галактику сегодня.
Интересно, что головные ударные волны были обнаружены благодаря их очень яркому излучению молекулярного водорода (H₂), отражающему передачу энергии от струи в плотный газ. Поскольку струи перемешивают этот газ, связанная с этим турбулентность и нагрев могут как препятствовать, так и способствовать коллапсу облаков в направлении рождения новых звезд.
Почему это важно? Со временем такие явления могут привести к значительным изменениям в структуре галактики. Изучение их в галактиках, подобных IC5063, дает ученым возможность наблюдать, как черные дыры могли аналогичным образом изменить рост галактик в прошлом, в эпохи, когда в галактиках существовало гораздо большее количество газа, и эффект был более драматичным.
Больше информации: KM Dasyra et al, A case study of gas impacted by black-hole jets with the JWST: outflows, bow shocks, and high excitation of the gas in the galaxy IC5063, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2406.03218
0 комментариев