Облака, «затмевающие» рентгеновское излучение от активных ядер галактик
Представьте себе облако, которое настолько огромно, что может охватить Солнечную систему от Солнца и до внешней орбиты Плутона. А теперь представьте много таких облаков, вращающихся вокруг центра отдалённой галактики, которые систематически затмевают рентгеновское излучение, испускаемое черной дырой, расположенной в самом «сердце» этой галактики.
Используя данные орбитальной рентгеновской обсерватории NASA «RXTE» (Rossi X-ray Timing Explorer) международная команда исследователей обнаружила порядка 10 случаев, когда рентгеновские «сигналы» от активных галактик «тускнели», ввиду того, что облака газа в тот момент пересекали линию визирования. В рамках нового исследования было установлено, что таких явлений минимум в три раза больше, нежели было ранее идентифицировано в архивных данных «RXTE», собранных за 16 лет работы рентгеновской обсерватории.
В центральной части большинства крупных галактик, в том числе и в нашем Млечном Пути, скрываются сверхмассивные черные дыры, масса которых может превышать массу Солнца в миллионы, а иногда и в миллиарды раз. Когда газ поступает к черной дыре, он аккумулируется в так называемом аккреционном диске. Там он сжимается, и как результат нагревается, испуская при этом рентгеновские лучи. Центры некоторых галактик производят необычайно мощное излучение, которое в миллиарды раз превышает энергию, исходящую от Солнца. Их называют активными ядрами галактик – AGN (active galactic nuclei).
По словам астрофизика Alex Markowitz из University of California, один из самых актуальных вопросов о активных ядрах галактик – как газ, который находится в тысячах световых лет центра галактики, поступает в аккреционный диск, «питающий» черную дыру. Учёный отмечает, что, имея представление о размерах, форме и количестве газовых облаков, удалённых от черной дыры, исследователи смогут воссоздать картину того, как именно функционирует этот транспортный механизм.
Недавнее исследование является первым в своем роде обзором окружающей среды сверхмассивных черных дыр и самым продолжительным исследованием активных ядер галактик. В статье, которая будет опубликована в ближайшем выпуске Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, учёные описывают различные свойства «затмевающих облаков, которые варьируются и по форме, и по размеру. В целом диаметр проанализированных облаков не превышал 6,5 млн. км, а масса – двух масс Земли. Находятся такие облака на расстоянии от нескольких световых недель до нескольких световых лет от черной дыры.
Приборы «RXTE» измерили изменения рентгеновской эмиссии, длящиеся всего несколько микросекунд, энергетическая вместимость которых варьировалась от 2000 до 250 тысяч электрон-вольт. Для сравнения, энергия типичного стоматологического рентгена составляет порядка 60 тысяч электро-вольт. NASA вывела рентгеновскую обсерваторию «RXTE» из эксплуатации в 2012 году, после 16 лет плодотворной работы на околоземной орбите.
По словам Robert Nikutta, теоретика из Andrés Bello University in Santiago (Чили), ввиду того, что «RXTE» проводил наблюдения за многими активными ядрами галактик, в ходе исследования было получено очень много данных о «облачных затмениях», длящихся от нескольких микросекунд до нескольких дней.
За последнее десятилетии астрономы объяснили многие из наблюдаемых свойств активных ядер галактик, заявляя, что относительно однородный «пончик» из газа и пыли окружает черную дыру и простирается на расстояние в несколько световых лет от неё.
«Помехи» в рентгеновской эмиссии от этого материала минимальны, если анализировать аккреционный диск сверху или снизу, а максимальны – если проводить наблюдения со стороны. В настоящее время астрономы работают над созданием нового поколения моделей, рассматривающих аккреционный диск AGN как совокупность многочисленных отдельных пылегазовых облаков, распределённых вдоль его центральной плоскости.
Одно из самых необычных событий, выявленных командой исследователей, имело место в спиральной галактике с перемычкой NGC 3783, расположеной в 143 млн. световых лет от Земли в созвездии Центавр. Как объясняет Mirko Krumpe из European Southern Observatory, в 2008 году активное ядро галактики NGC 3783 дважды «затмевалось» облаками всего за 11 дней. По словам учёного, вероятнее всего, это могло быть вызвано удлинённым нитевидным облаком.
