Сверхмассивная черная дыра в сердце галактики — это величайшая 800-фунтовая горилла астрофизики. Самые активные из них не только поглощают материал и прячут его, но их аккреционные диски также выбрасывают в космос сильные квазарные ветры. Эти ветры перемещают объекты и в процессе этого иногда останавливают звездообразование.
Есть один монстр — SBS 1408+544, за которым астрономы наблюдали более восьми лет. Он был частью долгосрочного исследования под названием Black Hole Mapper Reverberation Mapping Project. Это программа Sloan Digital Sky Survey, которая отслеживает активность в сердцевине этих активных квазаров, питаемых черными дырами. Для SBS 1408+544 группа под руководством астрономов из Висконсина Кэтрин Грир и Роберта Уитли изучала ускоренный ветром газ, вытекающий из сердца квазара.
Ветер, подобный тому, который они изучали, может повлиять на эволюцию галактики. Все зависит от того, насколько массивна черная дыра и близлежащая галактическая среда. «Если они достаточно энергичны, ветры могут распространиться до самой галактики, где они могут оказать значительное воздействие», — сказал Уитли.
Давно известно, что существует корреляция между плотностью центральной области галактики и спадом звездообразования. Похоже, что существует какая-то «обратная связь» от ядра к отдаленным регионам, и ветры, вероятно, являются частью этого. Они могут стимулировать вспышки нового звездообразования. Или, если они слишком сильны, они оттеснят газовые облака, препятствуя звездообразованию. Это не только меняет звездное население, но и меняет будущую эволюцию галактики.
Карта ветров от квазара
Сверхзвуковые ветры, вырывающиеся из сверхмассивной черной дыры, указывают на то, что там происходит что-то энергичное. По мнению Гриера, это имеет смысл, поскольку черная дыра активно поедает все, что пересекает ее горизонт событий из аккреционного диска. «Материал этого диска всегда падает в черную дыру, и трение, вызванное притягиванием и притягиванием, нагревает диск и делает его очень, очень горячим и очень, очень ярким», — сказала она. «Эти квазары действительно светятся, и поскольку существует большой диапазон температур от внутренней части диска до дальних его частей, их излучение охватывает почти весь электромагнитный спектр».
Астрономы используют спектр для изучения окружающей среды вокруг черной дыры, а также температуры, скорости и химии региона. Наблюдения Грира и Уитли использовали проект Black Hole Mapper для отслеживания ветров. Эти порывы содержат перегретые потоки газообразного углерода. Отпечаток углерода отображается в спектрах квазара в виде черных линий. Они указывают на то, что элемент поглощает свет от квазара. Положение линий сообщает астрономам, какой элемент поглощает.
Однако вот что интересно: линии кажутся «сдвинутыми» в разные точки спектра в каждом наблюдении. Это указывает на движение. «Этот сдвиг говорит нам, что газ движется быстро, и все время быстрее», — говорит Уитли. «Ветер ускоряется, потому что его толкает радиация, исходящая от аккреционного диска».
Долгосрочные последствия издевательств черной дыры
Одним из побочных эффектов сильных порывов ветра из сверхмассивной черной дыры является воздействие на области звездообразования в галактике. Эти регионы обычно представляют собой молекулярные облака, которым необходимо слипаться, чтобы образовать звезды. Ветров от сверхновых (например) или даже ветров из сердца галактики может быть достаточно, чтобы дать толчок процессу рождения звезд. Однако, если они слишком сильны, они разнесут газовые облака на части или даже уничтожат их. Это эффективно закрывает звездные ясли еще до того, как они начнут работу. Долгосрочный эффект заключается в сокращении количества звездообразования. Это также означает, что вклад, который эти будущие звезды внесли бы в химическое обогащение галактики, так и не произошел.
Закрытие или усиление звездного образования — не единственное, что астрономы изучают в этих активных ядрах галактик. Проект Black Hole Mapper использует оптическую спектроскопию для понимания галактических сверхмассивных черных дыр и ветров, исходящих от их аккреционных дисков. Астрономам необходимо знать их массы, то, как они увеличиваются и растут, и как они меняются с течением времени. Квазары представляют собой идеальные цели, поскольку они невероятно яркие. Это позволяет получить хорошее спектральное картирование.
Проект BHM позволяет астрономам изучать эти объекты в течение определенных периодов (так называемые исследования во временной области), чтобы увидеть, как они изменяются. Сюда входят ветры, дующие из этих регионов, и их воздействие на окружающие объекты, такие как молекулярные облака. Характеристика и понимание ветров и их воздействия на окружающую среду вокруг активного ядра галактики дает астрономам более глубокое понимание общей картины того, как галактики развиваются с течением времени.
Для дополнительной информации
Ветер от черных дыр может влиять на развитие окружающих галактик
Проект картографирования реверберации черных дыр SDSS-V: ускорение линии широкого поглощения Civ в квазаре SBS 1408+544
Цифровой обзор Слоана и картограф черных дыр
