Яркие и тусклые галактические центры могут по-разному поглощать материю и излучать энергию. Об этом различии в их фундаментальных свойствах заявил международный коллектив астрономов. Ранее ученые предполагали, что видимая яркость активного галактического ядра, внутри которого находится черная дыра, определяется тем, затемнен ли он окружающим газопылевым диском. Статья, рассказывающая об исследовании, опубликована в журнале Nature, кратко работа описана в пресс-релизе на сайте Мэрилендского университета.
Активными ядрами галактик называют галактические центры, в которых происходят процессы, сопровождаемые выделением большого количества энергии; особенность этих процессов в том, что они не объясняются активностью находящихся в галактиках отдельных звезд и газово-пылевых комплексов. Считается, что внутри таких ядер спрятаны сверхмассивные черные дыры, которые поглощают окружающие пыль и газ, тем самым «разогревая» окружающую материю до огромных энергий.
Активные галактические центры условно делят на два типа, в зависимости от их видимой с Земли яркости. Раньше ученые объясняли это тем, что часть галактических ядер заслонена собственным газопылевым диском, а часть — повернута к нам «лицом». Однако авторы новой статьи предполагают, что дело не только в ориентации аккреционного диска в пространстве, но и в том, как черные дыры поглощают материю и влияют на окружающее вещество.
Группа астрономов изучила 836 активных галактик с помощью обсерватории Swift Burst Alert Telescope, нескольких космических телескопов а также 12 наземных телескопов. Наблюдения велись в оптическом и жестком рентгеновском диапазонах, что позволило авторам работы «видеть» сквозь газопылевые облака. Ученые определили количество исходящего излучения и оценили массу половины черных дыр в галактических центрах — эти измерения позволили выявить соотношение между затемнением ядер галактик и их аккреционными свойствами.
Анализ данных показал, что независимо от того, каким образом газопылевой диск вокруг черной дыры ориентирован по отношению к Земле, активные ядра, которые кажутся нам ярче (тип I), поглощают материю и излучают энергию активнее, чем те, что выглядят более тусклыми (тип II). Исследователи обнаружили, что многие галактические центры выглядят ярче потому, что, работая почти на пределе эддингтоновской светимости — максимальной яркости в так называемом «нормальном режиме», они давлением излучения рассеивают толстую часть аккреционного диска, делая тор более плоским. При этом большинство незатемненных активных ядер галактик в исследовании как раз имели большее значение соотношения полной энергии излучения к критической светимости.
По словам ученых, именно давление излучения является основным физическим механизмом, который регулирует затемненность галактического центра и количество материи вокруг черной дыры. Это значит, что видимая яркость галактических центров типа I связана не только с их положением в пространстве. Сейчас исследователи предлагают сконцентрироваться на изучении активных ядер галактик типа I, так как обычно астрономы исследуют тип II из-за того, что такие галактические центры не затмевают окружающие звезды.
В прошлом году израильский физик зафиксировал самый достоверный на сегодняшний день аналог излучения Хокинга — гипотетического процесса излучения черной дырой элементарных частиц. Недавно ученые предложили эксперимент по созданию аналоговой черной дыры при помощи мощных лазеров и плазмы, чтобы изучить излучение Хокинга.
Кристина Уласович