Как формируются мощные джеты квазара?

Активное галактическое ядро
Иллюстрация, показывающая высокоскоростные джеты, вырывающиеся из сверхмассивной чёрной дыры, находящейся в центре спиральной галактики. Авторы и права: NASA / ESA / Hubble / L. Calçada, ESO.

Некоторые сверхмассивные чёрные дыры выпускают мощные лучи материала или струи (джеты), а другие – нет. И, возможно, астрономы поняли почему.

Используя данные обсерваторий “Чандра” (НАСА), XMM-Newton (ЕКА), немецкой системы ROSAT, радиотелескопов VLA, Sloan Digital Sky Survey и ряда других телескопов, исследователи изучили более 700 квазаров – быстрорастущих сверхмассивных чёрных дыр – чтобы выделить факторы, определяющие, почему эти чёрные дыры обладают мощными джетами.

Джеты сверхмассивных чёрных дыр могут выделять огромное количество энергии в окружающую их среду и сильно влиять на её эволюцию. Ранее учёные предполагали, что сверхмассивная чёрная дыра должна быстро вращаться, чтобы формировать мощные джеты, но не все быстро вращающиеся чёрные дыры имеют струи.

“Мы обнаружили, что стоит учитывать ещё один определяющий фактор того, обладает ли сверхмассивная чёрная дыра джетами или нет. Как оказалось, этим фактором является нечто, называемое короной чёрной дыры, которая пронизана магнитными полями”, – сказал Шифу Чжу из Университета штата Пенсильвания, который руководил исследованием. “Если у чёрной дыры нет короны, ярко сияющей в ​​рентгеновском диапазоне, похоже, что у такой чёрной дыры не будет и мощных джетов”.

В астрономии термин “корона” обычно ассоциируется с внешним слоем атмосферы Солнца. С другой стороны, короны чёрных дыр – это области диффузного горячего газа, которые лежат выше и ниже гораздо более плотного диска материала, вращающегося вокруг гравитационной воронки. Как и корона вокруг Солнца, короны чёрных дыр пронизаны сильными магнитными полями.

Команда получила свои результаты, исследовав рентгеновское излучение квазаров. Предыдущие исследования показали, что для квазаров без джетов прослеживается характерная связь между силой их рентгеновского и ультрафиолетового излучения. Эта корреляция объясняется ультрафиолетовым излучением диска чёрной дыры, проникающего в корону чёрной дыры. Последнее приводит к преобразованию ультрафиолетового света в рентгеновское излучение.

Квазар
Далёкий и яркий квазар в представлении художника. Авторы и права: NASA / ESA / J. Olmsted, STScI.

В новом исследовании команда решила изучить поведение квазаров, у которых есть джеты. Они обнаружили корреляцию между яркостью различных квазаров в рентгеновских лучах и ультрафиолетовом свете, которая очень похожа на корреляцию, обнаруженную для квазаров без джетов. Они пришли к выводу, что рентгеновское излучение в квазарах, обладающих джетами, создаётся короной чёрной дыры.

Этот вывод был неожиданным. Раньше астрономы думали, что рентгеновское излучение квазаров с джетами исходит от основания струй, потому что квазары с джетами обычно ярче в рентгеновских лучах, чем квазары без них. Новое исследование подтверждает эту разницу в яркости, но приходит к выводу, что дополнительное рентгеновское излучение происходит от более ярких корон чёрных дыр, чем у квазаров с более слабыми или отсутствующими джетами.

“Открытие того, что рентгеновское излучение в квазарах со струями исходит от короны чёрной дыры, а не от джетов, бросает вызов 35-летнему размышлению об основной природе этого излучения”, – сказал соавтор Гуан Янг из Техасского университета A&M. “Это может дать нам новое понимание физики этих джетов”.

Важным выводом новой работы является то, что для создания мощных джетов квазар должен иметь яркую корону чёрной дыры, пронизанную сильными магнитными полями, в дополнение к быстро вращающейся чёрной дыре. Квазары с более слабыми коронами чёрных дыр и более слабыми магнитными полями имеют менее мощные джеты или их вообще нет, независимо от того, быстро вращаются их сверхмассивные чёрные дыры или нет.

Выборка команды состоит из 729 квазаров с джетами. Размер и качество выборки команды объясняют, почему им удалось раскрыть причину рентгеновского излучения.


Больше информации: http://dx.doi.org/
Присоединяйся

Вы могли пропустить:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.