Космический телескоп Джеймс Уэбб совершил прорыв в изучении сверхмассивных черных дыр которые долгое время оставались невидимыми для традиционных методов наблюдения. Международная группа астрономов опубликовала исследование демонстрирующее что даже находящиеся в состоянии покоя черные дыры активно влияют на эволюцию своих галактик.
Язык инфракрасного света
В центре практически каждой крупной галактики находится сверхмассивная черная дыра. Некоторые из них светят ярко как квазары другие ведут себя гораздо тише. Такие объекты ученые называют активными ядрами галактик низкой светимости. Долгое время астрономы полагали что эти черные дыры инертны и не оказывают значительного влияния на окружающее пространство, пишет Space.com.
Новое исследование основанное на данных спектрографа ближнего инфракрасного диапазона телескопа Уэбб полностью меняет эту картину. Ученые проанализировали спектры семи галактик с активными ядрами низкой светимости а также знаменитой галактики Центавр А. Вместо того чтобы изучать прямое излучение черных дыр которое надежно скрыто плотными облаками пыли исследователи обратились к инфракрасному языку эмиссионных линий.
Газ и пыль окружающие черную дыру непрозрачны для видимого света. Однако инфракрасное излучение свободно проходит сквозь эти препятствия. Когда излучение черной дыры взаимодействует с межзвездным газом атомы вещества поглощают энергию а затем высвобождают ее в виде света строго определенной длины волны. Эти спектральные отпечатки содержат исчерпывающую информацию о химическом составе температуре и скорости движения газа.
Неожиданное открытие
Ключевым результатом работы стало обнаружение необычно теплого молекулярного водорода в галактиках с низкосветящимися ядрами. Температура возбуждения газа в этих объектах систематически выше чем в обычных галактиках без признаков активности в центре. Это прямое доказательство того что даже работающая вполсилы черная дыра способна существенно разогревать огромные объемы межзвездной среды.
Исследователи также провели тщательный анализ параметра полной ширины на половине высоты для каждой эмиссионной линии. Данный показатель позволяет судить о хаотичности движения газа и степени его нагрева. Чем шире спектральный пик тем более бурные процессы происходят в окрестностях черной дыры. Полученные данные свидетельствуют о гораздо более высокой активности чем предполагалось ранее.
Механизмы невидимого влияния
Черные дыры низкой светимости не просто существуют в центрах галактик они активно взаимодействуют со своим окружением. Ученые описывают два основных механизма такого влияния. Первый связан с ионизирующим континуумом мощным высокоэнергетическим излучением которое выбивает электроны из атомов. Второй механизм кинетический включает выбросы вещества и ударные волны.
Даже при относительно скромной светимости черная дыра генерирует потоки частиц и нагревает газ создавая области повышенного давления. Это приводит к сложным гидродинамическим эффектам в масштабах всей галактики. В одних участках газ сжимается запуская процессы интенсивного звездообразования. В других напротив разрежается что препятствует рождению новых светил.
