Астрономы запечатлели беспрецедентный вид сверхмассивной черной дыры в действии

Активные галактические ядра — это сверхмассивные черные дыры в центре некоторых галактик. При падении материи в эти черные дыры выделяется огромное количество энергии, что делает активные галактические ядра, или AGN, одним из самых энергичных явлений, которые можно наблюдать в космосе.

Астрономы Аризонского университета получили прямые изображения AGN в инфракрасном диапазоне с самым высоким разрешением, когда-либо сделанные с помощью Большого бинокулярного телескопа-интерферометра.

В исследовании также принимали участие ученые из Института астрономии Макса Планка в Германии. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.

«Большой бинокулярный телескоп-интерферометр можно считать первым чрезвычайно большим телескопом, поэтому очень интересно доказать, что это возможно», — сказал Джейкоб Исбелл, постдокторский научный сотрудник обсерватории Стьюарда Университета Южной Африки и ведущий автор статьи.

В центре каждой галактики есть сверхмассивная черная дыра. По словам Исбелла, некоторые из них считаются активными, а другие — неактивными, в зависимости от того, как быстро на них падает материал. Вокруг черной дыры есть диск, который светится тем ярче, чем больше в нем материала. Если этот аккреционный диск светится достаточно ярко, его называют активной сверхмассивной черной дырой. AGN, существующая в галактике NGC 1068, которая соседствует с Млечным Путем, является одной из ближайших, считающихся активными.

Большой бинокулярный телескоп расположен на горе Грэм к северо-востоку от Тусона. Два 8,4-метровых зеркала телескопа работают независимо, по сути, как два отдельных телескопа, установленных рядом друг с другом.

Большой бинокулярный телескоп-интерферометр объединяет свет от обоих зеркал, что позволяет проводить наблюдения с гораздо более высоким разрешением, чем это было бы возможно при использовании каждого зеркала в отдельности. Эта техника получения изображений была успешно использована в прошлом для изучения вулканов на поверхности луны Юпитера Ио. Результаты исследования Юпитера подтолкнули исследователей к использованию интерферометра для изучения AGN.

«AGN в галактике NGC 1068 особенно яркая, так что это была идеальная возможность проверить этот метод», — говорит Исбелл. «Это самые высокие по разрешению прямые изображения AGN, полученные до сих пор».

Группу специалистов Большого бинокулярного интерферометра возглавляет Стив Эртель, младший астроном обсерватории Стюард. С помощью интерферометра команда смогла наблюдать несколько космических явлений, происходящих одновременно в AGN.

Яркий диск вокруг сверхмассивной черной дыры испускает много света, который отталкивает пыль, как множество крошечных парусов, — это явление известно как радиационное давление.

На снимках виден пылевой, вылетающий ветер, вызванный радиационным давлением. Одновременно с этим дальше от нас находилось множество материала, который был гораздо ярче, чем должен был быть, учитывая, что он освещался только ярким аккреционным диском.

Сравнив новые изображения с прошлыми наблюдениями, исследователи смогли связать эту находку с радиореактивным потоком, который проносится через галактику, ударяясь и нагревая облака молекулярного газа и пыли. Радиоструйная обратная связь — это взаимодействие между мощными струями излучения и частиц, испускаемых сверхмассивными черными дырами, и окружающей их средой.

Прямая съемка с помощью очень больших телескопов, таких как Большой бинокулярный телескоп-интерферометр и предстоящий 83,5-футовый Гигантский Магелланов телескоп, расположенный в Чили, позволяет различать обратную связь от радиоструй и пылевого ветра одновременно. Ранее различные процессы смешивались из-за низкого разрешения, но теперь появилась возможность увидеть их индивидуальное влияние, говорит Исбелл.

Исследование показывает, что окружение AGN может быть сложным, а новые результаты помогают лучше понять взаимодействие AGN с галактиками-хозяевами.

«Этот тип визуализации можно использовать на любом астрономическом объекте», — говорит Исбелл. «Мы уже начали изучать диски вокруг звезд или очень крупные, эволюционировавшие звезды, которые имеют пылевые оболочки вокруг себя».