Одна черная дыра или две? — Облака звездной пыли развеяли сомнения ученых
Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Крус (UCSC) считают, что облака пыли, а не двойные черные дыры, могут объяснить особенности, обнаруженные в активных галактических ядрах (AGNs). Результаты своей работы они опубликовали в издании «Ежемесячные записи Королевского астрономического сообщества».
У многих крупных галактик есть AGN — небольшая яркая центральная область, работающая от материи, вращающейся в сверхмассивной черной дыре. Когда эти черные дыры энергично поглощают вещество, они окружены горячим быстродвижущимся газом, известным как «область широкой линии» (ее так называют, потому что спектральные линии из этой области расширяются быстрым движением газа).
Выбросы из этого газа является одним из лучших источников информации о массе центральной черной дыры и о том, как она растет. Однако природа этого газа до сих пор плохо изучена. Составление достаточно простых моделей навела некоторых астрофизиков на мысль о том, что многие AGN могут иметь не одну, а две черные дыры.
Новое исследование возглавил Мартин Гаскелл, научный сотрудник по астрономии и астрофизике в UCSC. Вместо того, чтобы ссылаться на две черные дыры, он объяснил большую часть кажущейся сложности и изменчивости эмиссий широкополосной области как результат небольших облаков пыли, которые могут частично скрывать глубинные области AGN.
«Мы показали, что многие загадочные свойства активных галактических ядер могут быть объяснены этими маленькими пыльными облаками, которые значительно меняют картину того, что мы видим», — сообщил Гаскелл.
Соавтор исследования Питер Харрингтон, аспирант UCSC, который начал работу над проектом в качестве бакалавра, объяснил, что газ, вращающийся по направлению к центральной черной дыре галактики, образует плоский «аккреционный диск», а перегретый газ на аккреционном диске в свою очередь испускает интенсивное тепловое излучение. Часть этого света «перерабатывается» (поглощается и меняет излучение) водородом и другими газами, циркулирующими над аккреционным диском в области широкой линии. Выше и дальше — это область пыли.
«Как только пыль пересекает определенный порог, она подвергается сильному излучению от аккреционного диска», — сказал Харрингтон.
Ученые уверены, что это излучение настолько интенсивное, что оно удаляет пыль с диска, что приводит к компульсивному оттоку пылевых облаков, начинающихся с внешнего края широкополосной области.
Эффект пылевых облаков на испускаемом свете заключается в том, чтобы свет, исходящий из-за них, выглядел более слабым и красным, так же, как и атмосфера Земли заставляет Солнце выглядеть более плавным и красным на закате. Гаскелл и Харрингтон разработали компьютерный код для моделирования эффектов этих пылевых облаков с целью наблюдения за широкополосной областью.
Оба ученых также указывают на то, что, включив пылевые облака в свою модель, можно воспроизводить многие особенности излучения из широкополосного региона, которые давно уже волновали астрофизиков. Вместо газа, имеющего изменяющееся асимметричное распределение, которое трудно объяснить, газ просто находится в однородном симметричном турбулентном диске вокруг черной дыры. Очевидные асимметрии и изменения связаны с тем, что пылевые облака проходят перед широкой линией и заставляют регионы за ними выглядеть слабее и краснее.
«Мы считаем, что это гораздо более естественное объяснение асимметрий и изменений, нежели другие более экзотические теории, такие как бинарные черные дыры, которые ученые объясняли эти явления ранее», — подвел итог Гаскелл. «Наше объяснение позволяет нам сохранить простоту стандартной модели AGN материи, вращающейся на орбите одной черной дыры».
