Ученые решили переписать учебники астрономии: «не пончики, а фонтаны»
Основываясь на компьютерном моделировании и новых наблюдениях Большого миллиметрового/субмиллиметрового массива телескопов Atacama (ALMA), исследователи обнаружили, что кольца газа, окружающие активные сверхмассивные черные дыры, не такие уж на самом деле и кольца в форме «пончиков». Оказалось, что газ, вытесненный из центра, взаимодействует с нагнетающим газом и создает динамический характер циркуляции, подобный водному фонтану в городском парке.
Большинство галактик вмещают в свои центры сверхмассивную черную дыру, в миллионы или миллиарды раз больше, чем Солнце. Некоторые из этих черных дыр довольно активно поглощают материал. Но астрономы полагали, что вместо того, чтобы попасть прямо в черную дыру, вещество вместо этого накапливается вокруг активной черной дыры, образующей структуру кольца.
Такума Идзуми, научный сотрудник Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ), возглавил команду астрономов, которая использовала ALMA для наблюдения сверхмассивной черной дыры в Галактике Circinus, расположенной на расстоянии 14 миллионов световых лет от Земли в направлении созвездия Циркуль. Затем команда сравнила свои наблюдения с компьютерным моделированием газа, падающего в сторону черной дыры, с помощью супер-компьютера Cray XC30 ATERUI, управляемого NAOJ. Это сравнение показало, что предполагаемое кольцо на самом деле не является жесткой структурой, а представляет по факту сложный набор динамичных газообразных компонентов. Выяснилось, что холодный молекулярный газ, падающий к черной дыре, образует диск вблизи плоскости вращения. Когда он приближается к черной дыре, этот газ нагревается до тех пор, пока молекулы не разлагаются на атомы и ионы компонентов. Некоторые из этих атомов затем вытесняются выше и ниже диска, а не поглощаются черной дырой. Этот горячий атомный газ падает на диск, создавая турбулентную трехмерную структуру. Эти три компонента циркулируют непрерывно, подобно водному фонтану в городском парке.
«Предыдущие теоретические модели указывали на плотную структуру этих колец», — объясняет теоретик Kayichi Wada из Университета Кагошимы в Японии, который возглавил работу над моделью и является членом исследовательской группы. «Вместо того, чтобы исходить из предположений, наша симуляция началась с физических уравнений и впервые показала, что газовая циркуляция образует «пончик» естественным образом. Наше симуляция также может объяснить различные наблюдательные особенности системы».
«Изучив движение и распределение как холодного молекулярного газа, так и теплого атомного газа с помощью ALMA, мы продемонстрировали происхождение так называемой« донной »структуры вокруг активных черных дыр», — сказал Идзуми. «Основываясь на этом открытии, нам нужно переписать учебники астрономии».
