Изменения в строении активных ядер галактик

Средний спектр для каждого сезона наблюдений. Автор: The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad8568

Доктор Фэн Хайчэн из Юньнаньской обсерватории Китайской академии наук вместе со своими коллегами добился прогресса в изучении геометрической и кинематической эволюции области широких линий (BLR) в активных ядрах галактик (AGN). Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal.

AGN являются одними из самых ярких объектов во Вселенной, питаемых аккрецией материи в сверхмассивные черные дыры (SMBH) в их центрах. BLR, расположенный вблизи SMBH, представляет собой область высокоскоростного ионизированного газа, ответственного за создание широких линий излучения в ультрафиолетовом и оптическом спектрах AGN.

Эти линии, ширина которых превышает 1000 км/с, генерируются посредством фотоионизации, вызванной излучением аккреционного диска. Понимание геометрии и кинематики BLR необходимо для исследования физических процессов в AGN и для точной оценки масс их центральных черных дыр.

Теоретически, газ BLR может демонстрировать вириализованные или приточные движения из-за гравитации сверхмассивной черной дыры или оттоки, вызванные давлением излучения. Ожидается, что оттоки будут более заметны в AGN с высокой скоростью аккреции. Тем не менее, данные наблюдений, подтверждающие это, неоднозначны. Одно из возможных объяснений заключается в том, что ионизационные свойства BLR различаются по AGN, влияя на воздействие давления излучения на газ.

Результаты их исследований выявили четкую стратификацию в BLR NGC 4151, при этом различные линии излучения исходят из различных радиальных областей внутри BLR.

Кроме того, исследователи наблюдали необычное явление — «эффект антидыхания» в NGC 4151. Согласно традиционным моделям, увеличение светимости AGN должно приводить к расширению радиуса BLR, в результате чего широкие эмиссионные линии имеют более длительные временные задержки (известный как «эффект дыхания»).

Однако их наблюдения показали обратное: по мере увеличения яркости АЯГ временные задержки широких эмиссионных линий сокращались. Этот анти-дыхательный эффект может быть связан с временными задержками между ультрафиолетовыми и оптическими вариациями континуума в АЯГ.

Дальнейший анализ временных задержек, разрешенных по скорости, выявил значительные изменения в геометрии и кинематике BLR в NGC 4151 на временных масштабах менее одного года. Эти быстрые изменения не могут быть полностью объяснены только неоднородным распределением газа, изменениями давления излучения или изменениями поля ионизирующего излучения.

Полученные данные свидетельствуют о том, что физические свойства BLR более сложны, чем считалось ранее, и на них могут влиять несколько механизмов, действующих совместно.

Источник: Chinese Academy of Sciences