Астрономы уточнили, как питаются сверхмассивные черные дыры
Исследовательская группа под руководством Жюли Главачек-Ларрондо из Монреальского университета изучила галактику NGC 4696, которая находится в центре скопления Центавра на расстоянии около 170 миллионов световых лет от Земли. Ученые выяснили, что гигантские нити космического газа соединяются с околоядерным диском — кольцом плотной материи, которое вращается вокруг черной дыры. Авторы выложили текст работы на сайте arxiv и направили его в журнал The Astrophysical Journal.
Чтобы получить эти данные, ученые задействовали космический телескоп «Джеймс Уэбб» и его инфракрасный прибор NIRSpec. Они изучили центральную область галактики размером 618 на 618 парсеков с разрешением в 10 парсеков. Один парсек равен примерно 3,26 светового года, поэтому астрономы смогли детально рассмотреть, как газ ведет себя совсем рядом с черной дырой.
Ранее космический телескоп «Хаббл» сфотографировал эту же область и нашел там структуру в форме буквы S. Она состоит из газа, атомы которого потеряли часть электронов, то есть стали ионизированными. «Хаббл» наблюдал за галактикой через фильтр линии H-альфа, который хорошо показывает такое свечение. «Джеймс Уэбб» посмотрел на этот участок через фильтр линии Пашен-альфа (Pa-альфа), потому что он точнее передает, как именно газ движется.
Новые снимки показали, что структура в форме буквы S на самом деле представляет собой тот самый околоядерный диск, который постоянно вращается. Этот диск получает материю из масштабной сети газовых нитей. Нити тянутся на десятки килопарсеков, и газ внутри них ведет себя по-разному. Его температура варьируется от показателей очень холодного молекулярного газа до плазмы, которая нагревается до 10 в 8 степени кельвинов и излучает рентгеновские лучи. Астрономы давно знали, что черные дыры питаются газом, но теперь они увидели, как огромные газовые структуры на окраинах физически соединяются с маленьким диском в самом центре.
Данные телескопа также помогают понять, почему газ в скоплениях галактик не остывает. Пространство между сотнями галактик в скоплении Центавра вмещает много горячего газа. По законам физики этот газ должен остывать, падать к центру и запускать процесс, при котором рождаются новые звезды. Однако астрономы видят, что газ нагревается изотропно, то есть равномерно во всех направлениях. Обычно газ нагревают джеты — мощные струи энергии и материи, которые черная дыра выбрасывает в космос. Но джеты бьют в двух конкретных направлениях, поэтому они не могут греть газ равномерно со всех сторон.
Новая работа объясняет эту загадку. Сеть газовых нитей постоянно меняет свое положение, когда питает центральный диск материей. Так как нити смещаются, сам околоядерный диск тоже раскачивается и меняет угол наклона.
Когда диск меняет положение, джеты черной дыры тоже отклоняются в разные стороны. Они начинают работать как садовый разбрызгиватель, который поворачивается и поливает лужайку по кругу. В результате струи черной дыры нагревают космическое пространство вокруг себя равномерно.
Фото Hlavacek-Larrondo et al. 2026.
Самое популярное
