Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 14.12.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Сливающиеся галактики содержат в себе сверхмассивные черные дыры

Сливающиеся галактики содержат в себе сверхмассивные черные дыры

| On 29, Янв 2014

Астрономы из Национальной астрономической обсерватории Японии с помощью телескопа Subaru провели инфракрасные наблюдения за различными яркими сливающимися галактиками с целью изучения активных, аккумулирующих вокруг себя большое количество вещества, супермассивных черных дыр.

Супермассивная черная дыра

Представление художника о яркой активной галактике с супермассивной черной дырой в центре. Источник: NAOJ

Было выявлено, что по крайней мере одна черная дыра из двух, располагающихся в галактиках, почти всегда становится очень активной и яркой, захватывая в себя огромное количество окружающего вещества. И только небольшая часть изученных сливающихся галактик имеет в себе сразу несколько активных черных дыр. Становится ясно, что на поведение черных дыр влияют не общие свойства галактик, а местные физические условия.

В современном представлении в нашей Вселенной содержится темная материя, суммарная масса которой существенно больше массы видимого вещества. Считается, что она как раз является доминирующим фактором в формировании галактик и других крупномасштабных структур. На основе этого предположения выдвинута теория о том, что сталкиваясь и сливаясь, небольшие галактики могут сформировать одну большую. Косвенно это подтверждается присутствием в ядре таких галактик очень активных черных дыр, с массой более чем в миллион раз больше солнечной. Дело в том, что слияние двух газовых галактик не только запускает активный процесс звездообразования, но так же и существенно увеличивает массовый прирост аккретирующего вещества. Во время этого процесса, вещество скапливается в аккреционном диске вокруг черной дыры и, в результате сильного разогрева, начинает светится. Такие процессы, протекающие в галактиках, которые не возможно объяснить свойствами находящихся в них звезд и газо-пылевых облаков, списываются на особенности взаимодействия в их ядрах. А сами такие ядра называют активными ядрами галактик. Очень важно видеть различия между этими двумя видами взаимодействий для понимания физических процессов формирования галактик. Однако, наблюдение за этими явлениями очень сильно затруднены из-за газо-пылевых областей, закрывающих большую часть образующихся звезд и активных ядер в сливающихся галактиках. В этом случае прибегают к инфракрасным наблюдениям, которые существенно уменьшают эти эффекты.

Инфракрасные K-полосы

Пример изображения в инфракрасных K-полосах. В этом диапазоне хорошо представлены процессы слияния двух галактик, а так же распространение излучения в результате этого. Источник: NAOJ

Как раз для выявления процессов, протекающих в активных ядрах галактик, ученые из Национальной астрономической обсерватории Японии использовали инфракрасную камеру и спектрограф, установленные на телескопе Субару на Гавайях. С помощью применения адаптивной оптики появилась возможность наблюдать яркие инфракрасные сливающиеся галактики в двух фотометрических полосах — K и L, что равняется длине волны в 2.2 микрометров и 3.8 микрометров соответственно. Эти полосы выбраны не случайно, благодаря им можно отличать результаты жизнедеятельности активной черной дыры от процессов формирования новых звезд: энергия излучения от активного галактического ядра существенно больше энергии ядерного синтеза в звездах. Активная черная дыра производит больше тепла, которое нагревает галактическую пыль до нескольких сотен градусов Кельвина. В результате этого пыль начинает лучить в инфракрасном l-диапазоне, процессы в обычных звездах разогревают галактику только до k-диапазона. К тому же, в этом инфракрасном спектре появляется возможность видеть даже ту пыль, которая скрывается за областями, лежащими ближе к наблюдателю, чего нельзя достичь с помощью оптических наблюдений. А благодаря использованию адаптивной оптики ученые смогли получить инфракрасные изображения в большом пространственном разрешении. Это необходимо для эффективного исследования излучения от активных ядер, минимизируя «шумовые» эффекты от излучения формирующихся звезд.

Инфракрасные K- и L-полосы

Пример изображения инфракрасного K- и L-диапазона сливающихся галактик. Переход от K полосы к L полосе позволяет отделить процессы, протекающие в ядрах активных галактик от процессов ядерного синтеза в близлежащих звездах. Источник: NAOJ

В общей сложности команда телескопа Субару вела наблюдения за 29 очень яркими в инфракрасном диапазоне сливающимися галактиками. Основываясь на относительной силе излучения в K и L фотометрических полосах в ядрах галактик, было подтверждено, что в каждой галактике существует, по крайней мере, одна активная черная дыра. Это указывает на то, что в сливающихся галактиках, богатых газом, большое количество материи попадает под действие черной дыры, что вызывает процессы, протекающие только в активных ядрах. Однако, у четырех наблюдаемых объектов было обнаружено сразу несколько активных ядер. Получается, что если у двух сливающихся галактик существует только одна сверхмассивная дыра, то для того, чтобы их было несколько, необходимо сливаться сразу нескольким галактикам. А для того, чтобы наблюдать их деятельность в виде активных ядер галактик, супермассивные черный дыры должны так же активно поглощать окружающую материю. Но результаты исследований указывают на то, что не во всех сливающихся галактиках этот процесс запущен, а количественные показатели поглощения массы черной дырой могут варьироваться очень сильно.

Соотношение поглощения с яркостью

На вертикальной оси показаны исследованные массы между двумя близкими супермассивными черными дырами в сливающихся галактиках, нормированные к светимости их активных ядер. По горизонтальной оси отложено измеренное расстояние между ядрами этих галактик. 1 килопарсек приблизительно равен 30000 триллионам километров. Если две черные дыры имеют одинаковый коэффициент поглощения вещества, нормированный к их массам, то эти объекты располагаются в пределах горизонтальной линии. Источник: NAOJ

Результаты исследований демонстрируют, что локальные условия вокруг сверхмассивной черной дыры доминируют над общими свойствами сливающихся галактик. Так как количество вещества, падающего в черную дыру, существенно мало по сравнению со всей массой в галактиках, эти феномены очень трудно предсказывать в рамках компьютерного моделирования их слияния. Фактические наблюдения исключительно важны для лучшего понимания процессов аккреции вещества в черную дыру.

По информации Национальной астрономической обсерватории Японии.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google