Активна надмасивна чорна діра – одне з найбільших чудес космосу. Щільний, невидимий об’єкт, маса якого може в мільярди разів перевищувати масу нашого Сонця, оточений величезним вируючим диском і тором з матерії, що палає світлом, коли вона закручується в центрі чорної діри. Але наскільки великими стають ці структури?
Вперше однозначне виявлення світла в ближньому інфрачервоному діапазоні виявило околиці масивного акреційного диска, що оточує надмасивну чорну діру, яка в сотні мільйонів разів перевищує масу Сонця, в галактиці під назвою III Zw 002, розташованій на відстані 1,17 млрд світлових років від нас.
Ці відкриття, здійснені під керівництвом астронома Денімари Діас дос Сантос з Національного інституту космічних досліджень у Бразилії, виявили акреційний диск на відстані близько 52 світлових днів від чорної діри. Це вимірювання дозволить краще зрозуміти, як живляться гігантські чорні діри.
Речовину навколо чорної діри важко реконструювати. Попри їхні розміри і яскравість навколишнього матеріалу, відстань між нами і їхньою галактикою означає, що вони все ще занадто малі, щоб розрізнити багато деталей. Не маючи змоги зобразити речовину безпосередньо, світло, захоплене з навколишньої галактики, аналізується на наявність специфічних ознак, які вказують на присутність акреційного диска.
Однією з таких ознак є так званий подвійний пік у спектрі випромінювання. Це відбувається в результаті обертання. Емісія – це світло, яке випромінюється, коли збуджений атом втрачає енергію, ця енергія проявляється у вигляді світіння, довжина хвилі якого залежить від елемента атома. Тепер уявіть собі акреційний диск навколо чорної діри, як платівку на програвачі. Частина диска рухається до вас, інша частина – від вас. Частина диска, яка рухається до нас, штовхає світло так, що довжина хвиль скорочується, тоді як частина, що рухається від нас, розтягує їх. Це означає, що випромінювання певного елемента з’являється на двох довжинах хвиль, створюючи подвійний пік у спектрі.
Подвійні піки навколо надмасивних чорних дір були виявлені раніше, але попередні виявлення походили з точки, відносно близької до чорної діри, відомої як вузьколінійна область. Це не дає багато інформації про повну протяжність акреційного диска.
Діас дос Сантос та його колеги виявили два подвійні піки – і обидва вони були не з області вузьких ліній, а набагато далі від чорної діри, в так званій області широких ліній акреційного диска. Це перше виявлення подвійних піків в області широких ліній і перше виявлення подвійних піків за допомогою інструменту ближнього інфрачервоного діапазону. “Вперше виявлення таких профілів з подвійними піками накладає жорсткі обмеження на геометрію області, яку інакше неможливо визначити”, – говорить астрофізик Альберто Родрігес-Арділа з Національної астрофізичної лабораторії в Бразилії. “І тепер ми маємо чіткі докази процесу живлення і внутрішньої структури активної галактики”.
Перший подвійний пік, з внутрішньої частини області широкої лінії, належав водню. Моделювання припускає, що він знаходився на відстані 16,77 світлових днів від чорної діри. Другий, виявлений кисень, був з околиці області, приблизно на відстані 18,86 світлових днів від чорної діри. Моделювання також припускає, що область широкої лінії простягається до радіуса 52,43 світлових днів від чорної діри. Це 9,078 астрономічних одиниць. Для порівняння, Плутон знаходиться на відстані 40 астрономічних одиниць від Сонця.
Це здається величезним, і для нас так воно і є, але це цілком узгоджується зі спробами виміряти розмір акреційних дисків за допомогою відлуння світла, яке відбивається від внутрішнього краю тора, розмір, який дослідники називають у своїй роботі “компактним”. Команда продовжуватиме спостерігати за галактикою, щоб побачити, чи відповідає її поточна поведінка їхнім прогнозам.
Читайте також: