|
Ветер квазара достигает 30% скорости света
|
|
|
|
Группа исследователей из Йоркского университета обнаружила самый быстрый из когда-либо зарегистрированных в ультрафиолетовом диапазоне ветер вблизи сверхмассивной чёрной дыры, движимый диском материи (квазаром), окружающим чёрную дыру.
|
|
|
|
«Этот квазар имеет чёрную дыру массой в 1,7 миллиарда масс Солнца. Это типично. Нетипично то, что газ движется к нам со скоростью 30% от скорости света», — говорит профессор Патрик Холл с факультета естественных наук Йоркского университета. Результаты исследования опубликованы в статье в журнале The Astrophysical Journal.
|
|
|
|
В состав исследовательской группы входят аспирант Йоркского университета и ведущий автор Лукас Ситон, аспирантка Марианна Велтри и студентка Чжэчжоу Чжу, а также коллеги из Вашингтонского университета в Ботелле и другие участники коллаборации Sloan Digital Sky Survey (SDSS).
|
|
|
|
«Этот квазар, известный как J2318, находится в Большом Квадрате в созвездии Пегаса», — говорит Ситон. «По скорости его ветер можно назвать ураганом 79-й категории», — добавляет он. «Каждая категория урагана примерно на 20% быстрее, чем категория ниже. Название «79-я категория» дает представление о его скорости, но, конечно, этот ветер не похож ни на что на Земле».
|
|
|
|
|
|
|
Астрономы уже почти три десятилетия знают, что в центре каждой крупной галактики находится сверхмассивная черная дыра, масса которой в миллионы и миллиарды раз превышает массу Солнца, хотя, вопреки распространенному мнению, они не поглощают все, что попадается им на глаза. Материя, спирально входящая в одну из этих черных дыр, образует диск, намного больший, чем орбита Земли вокруг Солнца, и горячее, чем поверхность Солнца. Эти диски горячего газа, называемые квазарами, генерируют достаточно света, чтобы быть видимыми во всей наблюдаемой Вселенной, и порождают ветры на своей поверхности. «В квазарах мы часто наблюдаем газовые ветры, отталкиваемые от черной дыры светом квазара», — говорит Ситон. «Ветер в J2318 можно наблюдать в ультрафиолетовом диапазоне со скоростью до 30% от скорости света. Еще более быстрые ветры можно наблюдать в рентгеновском диапазоне, но J2318 — самый быстрый из когда-либо обнаруженных в ультрафиолетовом диапазоне».
|
|
|
|
В отличие от разницы в давлении газа, которая приводит в движение атмосферные ветры на Земле, ветры квазаров, по крайней мере частично, отталкиваются самим светом. Отдельные пакеты света (называемые фотонами) отражаются от атомов газа или поглощаются ими, ускоряя их.
|
|
|
|
«Квазары испускают так много фотонов, что эти крошечные толчки суммируются, приводя к экстремальным скоростям», — говорит Ситон. «Проблема в том, что фотоны также могут удалять все электроны из атомов, делая их невидимыми. Как разогнать газ до наблюдаемых скоростей, сохранив при этом видимые ионы углерода и кремния в целости… это довольно сложная загадка».
|
|
|
|
Открытие основано на данных двух компонентов SDSS, международного обзора ночного неба, в который сотни астрономов внесли свой вклад с момента его начала в 1998 году, а именно: SDSS-IV Time-Domain Spectroscopic Survey и SDSS-V Black Hole Mapper. В 2023 году, будучи студентом Йоркского университета, Велтри отметил этот квазар как потенциально интересный объект в рамках SDSS-V. После изучения его с помощью программного обеспечения, разработанного Чжу, Холл понял, что у него чрезвычайно быстрый звездный ветер.
|
|
|
|
«Канада владеет частью восьмиметрового телескопа «Джемини» имени Фредерика К. Гиллетта (также известного как «Джемини Север») на Гавайях, и мы сразу же предложили провести с его помощью наблюдения. Им удалось подтвердить рекордную скорость ветра», — говорит он, добавляя, что часто привлекает к исследованиям студентов Йоркского университета в рамках своего участия в SDSS.
|
|
|
|
Он объясняет, что «подобно тому, как радуга разносит солнечный свет на разные длины волн (цвета), SDSS разносит свет от определенных звезд, галактик и квазаров на то, что мы называем их спектрами. На основе этих спектров, с практикой, студенты учатся обнаруживать необычные квазары. Раньше подобные открытия могли сделать только астрономы со степенью доктора философии или аспиранты, обучающиеся по программе PhD, но SDSS позволяет это делать студентам».
|
|
|
|
Соавтор исследования, доцент Паола Родригес Идальго из Вашингтонского университета в Ботелле, добавляет: «Благодаря инициативе SDSS Faculty and Students Team (FAST), которая поддерживает такое сотрудничество, мы с Патриком работаем вместе и со студентами бакалавриата. Подобные инициативы позволяют студентам сосредоточиться на исследованиях, одновременно завершая обучение в бакалавриате. Эти студенты станут следующим поколением ученых и уже совершают научные открытия».
|
|
|
|
Соавтор Лилиана Флорес, которая работала с профессором Родригесом Идальго в качестве студентки Вашингтонского университета в Ботелле и участвовала в проекте FAST, говорит, что была рада внести свой вклад в изучение этого экстремального случая выброса вещества: «Я отвечала за подгонку профилей поглощения в спектре квазара для определения их скорости и эквивалентной ширины. Повторные наблюдения показали, что количество поглощенного света меняется со временем. Для этого должны меняться условия звездного ветра».
|
|
|
|
Велтри собрал данные измерений яркости квазара за 20 лет наблюдений, начиная с оригинального SDSS. Эти данные показывают, что яркость J2318 медленно меняется, что неотличимо от других квазаров. Только благодаря детальным измерениям спектра с помощью SDSS удалось выявить звездный ветер в J2318.
|
|
|
|
Родригес Идальго назвал это открытие захватывающим, отметив: «Эти экстремальные выбросы несут невероятное количество энергии, которая может влиять на окружающие их галактики. Они служат своего рода недостающим звеном: неуловимой обратной связью между активной центральной областью галактики и остальной частью галактики. Хотя этот процесс десятилетиями учитывался в моделях формирования галактик, предстоит еще много работы, чтобы понять его на основе наблюдений и убедиться, что модели правильно его обрабатывают».
|
|
|
|
По словам Флореса, продолжаются поиски новых выбросов с чрезвычайно высокой скоростью из квазаров.
|
|
|
|
«Найти более быстрый ультрафиолетовый выброс, чем у J2318, будет непросто, но мы продолжаем этот поиск от ближайшей Вселенной до самых отдаленных уголков Вселенной, которые мы можем наблюдать».
|
|
|
|
Источник
|
