Новости

19 января, 2022 15:51

Астрономы обнаружили подсвеченные гигантские облака газа

Международная группа астрономов обнаружила две системы галактик, в которых следы активности центральной черной дыры видны на гигантских расстояниях – до нескольких сотен тысяч световых лет от ядра. Обе системы представляют собой галактики, находящиеся в процессе слияния с компаньоном, поэтому обнаруженные учеными структуры, по всей видимости, являются остатком этого разрушительного процесса. Результаты исследования, выполненного при поддержке гранта РНФ, опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 
Оптическое изображение галактики NGC 7679 из обзора DESI. Зеленым цветом отмечено распределение излучения в линии ионизованного кислорода, согласно наблюдениями прибором MaNGaL. Здесь активное ядро подсвечивает облака газа внутри галактики. Источник: Алек

Считается, что в центре большинства известных галактик, в том числе и нашего Млечного Пути, находится черная дыра, чья масса может превосходить солнечную в миллионы и даже миллиарды раз. Обычно эти гиганты пребывают в «спящем» состоянии, однако в случае если рядом оказываются облака пыли или газа, черная дыра благодаря своей гравитации захватывает вещество, формируя из него вращающийся аккреционный диск, по форме напоминающий бублик. В таком «бублике» частицы материи трутся друг об друга, разогреваясь до крайне высоких температур, а также выбрасываются черной дырой в космос с околосветовыми скоростями. Эти процессы сопровождаются выделением энергии в самых разных диапазонах — от радио до гамма, — поэтому область вокруг «пробудившейся» сверхмассивной черной дыры называют активным галактическим ядром.

Из-за того что центральная «машина» галактического ядра окружена газопылевым «бубликом», излучение, идущее от окрестностей черной дыры, распространяется в форме двух широких конусов, направленных в противоположные стороны. По форме они напоминают лучи прожектора. Если такие конусы сталкиваются с облаками межзвездного газа, они ионизируют их, превращая нейтральные атомы и молекулы в ионы. Поэтому астрономы называют эти структуры конусами ионизации.


Центральная машина активного ядра с пылевым тором и конусом ионизации. Источник: Евгений Малыгин

Ранее считалось, что конусы ионизации находятся преимущественно в околоядерных областях. Однако последние исследования показывают, что они могут выходить за пределы галактики, а их протяженность порой достигает сотен тысяч световых лет.

«Исследование конусов ионизации и облаков газа, с которыми они взаимодействуют, может пролить свет на многие вопросы — например помочь ученым понять, откуда берется газ в межгалактическом пространстве, а также узнать, как меняется активность галактического ядра со временем», — рассказывает Алексей Моисеев, руководитель проекта по гранту РНФ, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Специальной Астрофизической обсерватории РАН (САО РАН). 

Астрономы САО РАН (Нижний Архыз), Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (Москва), студенты Казанского федерального университета (Казань) и Уральского федерального университета (Екатеринбург) вместе с сотрудниками Института солнечно-земной физики СО РАН (Иркутск) и коллегами из Алабамского университета (США) изучили 111 близких активных галактических ядер и 17 галактик, находящихся в процессе слияния.

В результате ученым удалось обнаружить два очень далеких ионизованных облака в системах NGC 235 и NGC 5514. Первая, NGC 235, расположена в созвездии Кита и представляет собой линзовидную галактику с галактикой-компаньоном, а вторая – в созвездии Волопаса и является спиральной галактикой в процессе слияния с другой галактикой. Ионизированные облака находились в 26 и 75 килопарсеках от активных галактических ядер соответственно (примерно равно 84 и 244 тысячам световых лет).

Кроме того, анализ всех полученных данных показал, что ядро главной галактики NGC 5514 потускнело не менее чем в 3 раза за последние 250 тысяч лет.

Также в ходе проведенного исследования были обнаружены ранее неизвестные конуса ионизации еще в четырех галактиках – не столь большие и находящиеся целиком в видимых границах галактик, но все равно тянущиеся на расстояния – от 5 до 10 килопарсек от ядра (от 16 до 32 тысяч световых лет). 

«Подобные облака в подавляющем большинстве случаев встречаются в системах, где имеет место взаимодействие галактик, так что образуются характерные “приливные хвосты”, газ в которых выходит из плоскости основного звездного диска и выбрасывается  в космическое пространство. Либо, наоборот, идет речь о гравитационном захвате внешнего вещества, удачно попавшего в конус излучения активного ядра. Это объясняет, почему облака находятся на таких больших расстояниях от своих “прародителей”», – комментирует Алексей Моисеев.

Активные галактические ядра – это наиболее мощные источники энергии, известные во Вселенной. Опубликованная работа – одна из попыток понять, как их светимость меняется со временем.

«Сравнение компьютерных моделей взаимодействия галактик с реальными наблюдениями систем, обнаруженных в нашей работе, позволит понять, насколько быстро здесь происходит включение и выключение активности черной дыры. Мы планируем провести подобное исследование», – заключает Алексей Моисеев. 


20 апреля, 2022
Радиофизики ТГУ расширят возможности георадара для оценки качества дорог
Согласно последним исследованиям больше половины дорог Российской Федерации не соответст...
31 марта, 2022
Российские ученые создали материал для прозрачных ультратонких экранов
Российские ученые при участии немецкого коллеги получили новый материал, который сочетает в себе два...