Квазары, сокращение от квазизвездных объектов, являются одним из самых мощных и ярких классов объектов в нашей Вселенной. Квазары, подкласс активных галактических ядер (АЯГ), представляют собой чрезвычайно яркие ядра галактик, которые временно затмевают все звезды в своих дисках. Это происходит из-за сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик, которые поглощают материал из своих аккреционных дисков — кольца газа и пыли в форме пончика, вращающегося вокруг них. Эта материя ускоряется почти до скорости света и медленно расходуется, высвобождая энергию во всем электромагнитном спектре.
На основании прошлых наблюдений астрономам хорошо известно, что квазары скрыты окружающим их аккреционным диском. Поскольку СМЧД испускает мощное излучение, оно заставляет пыль и газ ярко светиться в видимом свете, рентгеновских лучах, гамма-лучах и других длинах волн. Однако, согласно новому исследованию, проведенному исследователями из Центра внегалактической астрономии (CEA) Даремского университета, квазары также могут быть скрыты газом и пылью всех родительских галактик. Их результаты могут помочь астрономам лучше понять связь между сверхмассивными черными дырами и галактической эволюцией.
Это исследование возглавила Каролина Андони, доктор философии. студент из CEA, и его поддержали профессор Дэвид Александр, доктор Клэр Гринвелл и доктор Аннаграция Пуглиси. К ним присоединились исследователи из Национальной обсерватории Афин (NOA), Европейской южной обсерватории (ESO), Канарского института астрофизики (IAC), Международной школы перспективных исследований (SISSA), Национального института астрофизики (INAF). ) и несколько университетов. Их статья недавно появилась в Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.
В стандартной модели квазара аккреционный диск скрыт пыльным тором, окружающим центр галактики. Но для своего исследования Андони и ее коллеги изучили возможность того, что квазары также могут быть скрыты газом и пылью в межзвездной среде (ISM) «звездообразных галактик» — очень компактных галактик, диаметр которых составляет всего несколько тысяч световых лет. Эти же галактики имеют чрезвычайно высокие темпы звездообразования (SFR), добавляя более 1000 солнечных масс ежегодно. Напротив, более крупные галактики, такие как Млечный Путь, ежегодно добавляют от 1 до 2 солнечных масс. Как рассказал Андони Universe Today по электронной почте:
«В предыдущей работе мы обнаружили, что квазары, подверженные сильному затемнению, с большей вероятностью будут находиться в галактиках, быстро образующих звезды, обычно известных как галактики со вспышками звезд. Поэтому мы решили продолжить исследование скрытых квазаров, находящихся в галактиках со вспышками звезд, чтобы понять, что происходит с этими системами. Затем в ходе этого исследования мы обнаружили, что в некоторых крайних случаях сама галактика создает большое количество затемнений».
Используя данные, полученные Большой миллиметровой решеткой Атакамы (ALMA) в инфракрасном спектре, исследователи наблюдали выборку из 578 очень пыльных квазаров, расположенных на расстоянии от 7,7 до 11,5 миллиардов световых лет. Они обнаружили, что многие из этих квазаров были расположены в галактиках со звездообразованием, которые поддерживают высокие значения SFR из-за огромного количества пыли и газа, которые они содержат. Формирование новых звезд приводит к тому, что облака газа и пыли в межзвездной среде взбалтываются и окружают квазар, блокируя его свет.
Основываясь на своих выводах, команда подсчитала, что примерно в 10-30% квазаров, звездообразующих очень быстро, сама родительская галактика скрывает квазар из поля зрения. Похоже, это происходит только тогда, когда квазар интенсивно растет. Эти результаты дают новое представление о квазарах, очень ярком подклассе активных галактических ядер (АЯГ). Они представляют собой раннюю стадию галактической эволюции, когда галактики богаты газом и пылью — строительными блоками новых звезд.
По словам Андони, данные ALMA имели решающее значение по двум причинам. С одной стороны, это позволило ей и ее коллегам рассчитать количество газа в выбранных галактиках. С другой стороны, это позволило команде ограничить размер этих галактик:
«С помощью этих двух измерений мы могли бы затем рассчитать плотность газа, образующего звезды. Квазары, скрытые большим количеством газа и пыли, с большей вероятностью будут жить в галактиках со вспышками звезд. В этих системах галактики со звездообразованием содержат очень большое количество газа и пыли, образующих звезды, материала, который не позволяет свету, исходящему от квазара, выходить наружу. Этот материал может быть плотным, как стена, поэтому мы не можем видеть сквозь него обычным оптическим светом. Иногда даже рентгеновские лучи не могут проникнуть в очень плотный материал. Следовательно, нам нужны инфракрасные наблюдения, чтобы увидеть квазар».
В частности, эти результаты улучшат наше понимание взаимоотношений между галактиками, сверхмассивными черными дырами (СМЧД) в их центрах и того, как они эволюционируют во времени. «Мы ожидаем обнаружить больше скрытых квазаров, когда будем смотреть на галактики со звездообразованием, чем в обычных галактиках», — резюмировал Андони. «Вполне вероятно, что этот быстрый рост галактики-сверхмассивной черной дыры является ключевым ранним этапом эволюции галактик и квазаров».
Дополнительная литература: Даремский университет
