Космическое исследование предлагает более четкий взгляд на черные дыры

Исследование показало, что различия между световыми сигнатурами активных галактических ядер не могут быть объяснены только тем, происходит ли их наблюдение через тор или мимо него: когда черная дыра питается с высокой скоростью, энергия сдувает пыль и газ.

Об этом рассказывают в Дармутском колледже (США), передают OstanniPodii.com.

Считается, что сверхмассивные чёрные дыры находятся в центрах многих больших галактик, в том числе нашего Млечного Пути. Эти космические объекты пожирают галактический газ, пыль и звезды. Они даже могут стать тяжелее некоторых небольших галактик.

Зная скорость питания черной дыры, ее массу и количество излучения поблизости, исследователи могут определить, когда некоторые черные дыры испытали наибольшие скачки роста. Эта информация, в свою очередь, может рассказать им об истории Вселенной.

В то время как такие достижения, как новые изображения, полученные космическим телескопом НАСА имени Джеймса Уэбба, помогают ученым понять некоторые из самых мощных сил во Вселенной, отдельное исследование Дартмута проясняет загадку сверхмассивных черных дыр в стадии быстрого роста, известных как активные галактические ядра, или AGN.

"Световые сигнатуры этих объектов мистифицировали исследователей более полувека", - говорит Тонима Тасним Ананна, постдокторант в Дартмуте и ведущий автор нового исследования.

Свет, исходящий рядом от сверхмассивных черных дыр, может иметь разные цвета. Они также могут отличаться по яркости и спектральным характеристикам. До недавнего времени исследователи считали, что отличия зависят от угла обзора и от того, насколько черная дыра заслонена своим "тором" - пончикообразным кольцом из газа и пыли, обычно окружающим активные галактические ядра.

Однако технические исследования, проведенные Ананной и другими учеными, подвергают сомнению эту модель. Ананна и Райан Хикокс, профессор физики и астрономии, обнаружили, что черные дыры выглядят по-разному, потому что на самом деле они находятся на разных стадиях жизненного цикла.

Новое исследование Дартмутского университета показало, что количество пыли и газа, окружающих сверхмассивную черную дыру, напрямую связано с тем, насколько активно она растет. Когда черная дыра питается с высокой скоростью, энергия сдувает пыль и газ. В результате она, скорее всего, не будет заслонена и будет выглядеть ярче.

Исследование является самым убедительным доказательством того, что существуют фундаментальные различия между сверхмассивными черными дырами с разными световыми сигнатурами, и эти отличия не могут быть объяснены только тем, происходит ли наблюдение AGN через тор или мимо него.

"Это дает поддержку идее о том, что структуры торов вокруг черных дыр не все одинаковы", - говорит Хикокс, соавтор исследования. "Существует взаимосвязь между структурой и тем, как она растет".

Вывод о том, что именно скорость питания, а не угол обзора, определяет световые сигнатуры сверхмассивных черных дыр, вытекает из десятилетнего анализа близлежащих AGN, проведенного в международном сотрудничестве с использованием высокоэнергетического рентгеновского телескопа NASA "Swift-BAT".

Для исследования, опубликованного в журнале The Astrophysical Journal, Ананна разработала вычислительную технику для оценки влияния заслоняющей материи на свойства наблюдаемых черных дыр.

В научной статье говорится, что исследование окончательно показывает необходимость пересмотра господствующей теории AGN, которая характеризует заслоненные и нескрытые AGN как похожие, несмотря на то, что они кажутся разными из-за угла обзора.

"Со временем мы сделали много предположений о физике этих объектов", - говорит Ананна, которая в 2020 году была выбрана одним из 10 лучших "ученых, за которыми следует следить" по версии Science News. "Теперь мы знаем, что свойства сильно скрытых черных дыр значительно отличаются от незамаскированных AGN".

Ответ на наболевшую космическую загадку должен позволить исследователям создать более точные модели об эволюции Вселенной и о том, как развиваются черные дыры.

"Один из самых больших вопросов в нашей области - откуда берутся сверхмассивные черные дыры", - говорит Хикокс. "Это исследование дает критически важный фрагмент, который поможет нам ответить на этот вопрос, и я ожидаю, что оно станет ориентиром этой научной дисциплины".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.