Пилова несподіванка навколо гігантської чорної діри

Дуже Великий Телескоп-Інтерферометр (VLTI) ESO зібрав наразі найдокладніші спостереження пилу навколо величезної чорної діри E центрі активної галактики. Замість того, щоб знайти весь захоплений пил розподіленим у вигляді "бублика" навколо чорної діри, як це очікувалося, астрономи виявили, що велика його частина також знаходиться над та під тором. Дані спостереження показують, що пил відштовхується від полярних околиць чорної діри, наче холодним зоряним вітром. Це дивовижне відкриття, котре кидає виклик сучасним теоріям та свідчить, як надмасивні чорні діри розвиваються і взаємодіють із навколишнім середовищем.

За останні двадцять років астрономи виявили, що майже всі галактики мають величезні чорні діри в своїх центрах. Деякі з цих чорних дір зростають, збираючи матерію із навколишнього простору, чим створюють найпотужніші у Всесвіті джерела енергії - активні ядра галактик (AGN). Центральні частини цих яскравих "важковаговиків" оточені "бубликами" космічного пилу [1], зібраного із навколишнього простору подібно до того, як вода утворює малий вихор навколо стічного отвору водозбірного басейну або ванни. Досі вважалося, що більшість сильного інфрачервоного випромінювання, що походить від AGN, утворювалось в таких "бубликах".
Але нові спостереження сусідньої активної галактики NGC 3783, котрі потребували потужності інтерферометру VLTI в обсерваторії ESO Паранал в Чилі [2], здивували дослідників. Хоча гарячий пил із температурами від 700 до 1000 градусів за Цельсієм зосереджений в торі, як то і очікувалося, астрономи також виявили величезну кількість холодного пилу у полярних частинах чорної діри [3].
Себастьян Хьоніг (University of California Santa Barbara, USA and Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Germany), провідний автор статті з викладом нових результатів, пояснює: "Нам вперше вдалось поєднати докладні інфрачервоні спостереження холодного, кімнатної температури, пилу навколо AGN із схожими докладними спостереженнями дуже гарячого пилу. Це також є найбільшим масивом опублікованих даних інфрачервоної інтерферометрії AGN".
Нововиявлений пил утворює холодний вітер, що дме від чорної діри. Він повинен відігравати важливу роль у складних відносинах між чорною дірою та її оточенням. Ненажерлива чорна діра живиться навколишньою матерією, але інтенсивне випромінювання, що від того виникає, схоже видуває матерію геть. Досі неясно, як ці два процеси співіснують та дозволяють надмасивним чорним дірам рости і розвиватись у межах галактик, але присутність пилового вітру додає нові деталі до картини того, що відбувається.
Для того щоб дослідити центральні частини NGC 3783, астрономам необхідно було використати потужності двох телескопів зі складу Дуже Великого Телескопа (VLT) ESO. Їх поєднання утворює інтерферометр, який може мати розподільну здатність, як у 130-метрового телескопа.
Інший дослідник групи, Герд Вайгельт (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germany), пояснює: "Поєднуючи чутливості великих дзеркал VLT в режимі інтерферометрії, ми в змозі зібрати достатньо світла для спостереження слабких об'єктів. Це дозволяє нам вивчити ділянки неба у перетині, як ото відстань від нашого Сонця до найближчої зорі, у галактиках, віддалених десятками мільйонів світлових років. Наразі ніякі інші оптичні або інфрачервоні системи у світі на це не здатні".
Дані нові спостереження можуть призвести до зміни парадигми в розумінні AGN. Вони є прямим доказом того, що пил витісняється інтенсивним випромінюванням. Моделі того, як пил розподіляється та як надмасивні чорні діри ростуть і розвиваються, тепер повинні враховувати цей недавно виявлений ефект.
Хьоніг укладає: "Зараз я дійсно із нетерпінням очікую MATISSE, котрий дозволить нам поєднати всі чотири телескопи VLT, щоб одночасно спостерігати у ближньому та середньому ІЧ-світлі. Він нам надасть набагато більш докладні дані". MATISSE є інструментом другого покоління для VLTI. В даний час перебуває на стадії будівництва.

Примітки

[1] Космічний пил складається із силікатних та графітових зернин - мінералів, котрих також удосталь на Землі. Сажа від свічки дуже схожа на космічний графітовий пил, хоча розмір її частинок в десять або більше разів перевищує типові розміри зернин останнього.
[2] VLTI формується поєднанням чотирьох головних 8.2 м телескопів групи VLT або чотирьох рухомих 1.8 м Допоміжних Телескопів VLT. Він використовує техніку, відому як інтерферометрія, котра в одному спостереженні застосовує складне апаратне поєднання світла від декількох телескопів. Хоча в результаті не виробляються реальні зображення, даний метод значно збільшує рівень деталізації, який може бути досягнутий під час спостережень, які надав би космічний телескоп із діаметром дзеркала більше 100 метрів.
[3] Мапа розподілу гарячого пилу була створена із використанням інструменту AMBER VLTI, котрий працює у ближньому інфрачервоному діапазоні. Описані тут нові спостереження використовували прилад MIDI, котрий приймає довжини хвиль від 8 до 13 мкм середнього ІЧ-діапазону.

Детальніше

Дане дослідження описане у статті “Dust in the Polar Region as a Major Contributor to the Infrared Emission of Active Galactic Nuclei”, by S. Hönig et al., котра вийшла в Astrophysical Journal за 20 червня 2013.
Науково-дослідна група у складі S. F. Hönig (University of California in Santa Barbara, USA [UCSB]; Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Germany), M. Kishimoto (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germany [MPIfR]), K. R. W. Tristram (MPIfR), M. A. Prieto (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spain), P. Gandhi (Institute of Space and Astronautical Science, Kanawaga, Japan; University of Durham, United Kingdom), D. Asmus (MPIfR), R. Antonucci (UCSB), L. Burtscher (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germany), W. J. Duschl (Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Germany) та G. Weigelt (MPIfR).
Європейська Південна Обсерваторія - це передова міжурядова астрономічна організація в Європі та найбільш продуктивна астрономічна обсерваторія світу. Її підтримує 15 країн: Австрія, Бельгія, Бразилія, Чеська Республіка, Данія, Франція, Фінляндія, Німеччина, Італія, Нідерланди, Португалія, Іспанія, Швеція, Швейцарія та Сполучене Королівство. ESO здійснює ініціативну програму, зосереджену на проектуванні, будівництві та експлуатації потужних наземних спостережних об'єктів, що дозволяє астрономам робити важливі наукові відкриття. ESO також відіграє провідну роль у сприянні та організації співробітництва в астрономічних дослідженнях. ESO працює на трьох унікальних, світового класу обсерваторіях в Чилі: Ла Сілла, Паранал і Чахнантор. На горі Паранал, в ESO працює Дуже Великий Телескоп - найбільш передова в світі астрономічна обсерваторія видимого діапазону та VISTA - найбільший оглядовий телескоп в світі. ESO є європейським партнером просунутого астрономічного радіотелескопу ALMA, найбільшого існуючого астрономічного проекту. В даний час, ESO планує 39 метровий Європейський Надзвичайно Великий Телескоп E-ELT (оптичний та ближній ІЧ діапазони), який стане "найбільшим у світі оком у небо".

Посилання

• Research paper
• Photos of the VLT
• Information on the Very Large Telescope Interferometer (VLTI)

Контакти

Oleg Maliy
NGO Zaporozhye Astronomical Club Altair
Zaporozhye, Ukraine
Телефон: +380 67 1371070
Email: eson-ukraine@eso.org

Sebastian Hönig
University of California Santa Barbara
USA
Телефон: +49 431 880 4108
Стільниковий: +49 176 9995 0941
Email: shoenig@physics.ucsb.edu

Poshak Gandhi
University of Durham
United Kingdom
Email: poshak.gandhi@durham.ac.uk

Gerd Weigelt
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Email: weigelt@mpifr.de

Wolfgang Duschl
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Kiel, Germany
Email: wjd@astrophysik.uni-kiel.de

Richard Hook
ESO
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Стільниковий: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Переклад прес-релізу ESO eso1327.

Джерело: ESO Ukraine