Przejdź do treści

Jedna czarna dziura czy dwie? Próby wyjaśnienia zagadki właściwości AGN

Wizja artystyczna ukazująca, jak AGN może wyglądać z bliska

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz (UCSC) uważają, że to obłoki pyłu, a nie podwójne czarne dziury, mogą wyjaśnić właściwości występujące w aktywnych jądrach galaktycznych (active galactic nuclei – AGN). Wyniki zespołu zostały opublikowane 14 czerwca 2018 roku w miesięczniku „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Wiele dużych galaktyk posiada w swoim wnętrzu AGN – mały, jasny, centralny region zasilany materią, która opada po spirali na supermasywną czarną dziurę. Gdy takie czarne dziury energicznie pochłaniają materię, zostają otoczone gorącym, szybko poruszającym się gazem.  

Emisja z gazu jest najlepszym źródłem informacji na temat masy centralnej czarnej dziury i tego, jak ona rośnie. Charakter tego gazu jest jednak słabo poznany – badacze obserwują np. mniejszą niż oczekiwana emisja z gazu poruszającego się z pewnymi prędkościami. Rozpad prostych modeli spowodował, że niektórzy astronomowie zaczęli myśleć, że AGN może mieć dwie a nie jedną czarną dziurę w swoim wnętrzu.

Nowa analiza przeprowadzona przez naukowców z UCSC wyjaśnia wiele z pozornej złożoności i zmienności w emisji z regionu jako wynik małych obłoków pyłu, które mogą częściowo zasilać najgłębsze obszary AGN. Okazuje się, że wiele właściwości aktywnych jąder galaktycznych można wytłumaczyć małymi obłokami pyłu, które powodują zmiany w tym, co widzimy.

Współautor publikacji, dr Peter Harrington, wyjaśnia, że gaz opadający w kierunku centralnej czarnej dziury galaktyki tworzy płaski dysk akrecyjny, a przegrzany gaz z tego dysku emituje intensywne promieniowanie cieplne. Część tego światła zostaje ponownie przetworzona (pochłonięta i ponownie emitowana) przez wodór oraz inne gazy wirujące nad dyskiem akrecyjnym w tym regionie. Nad i pod nim znajduje się obszar pyłu. Kiedy pył, rozszerzając zajmowany przez siebie obszar, przekroczy pewną granicę, zostaje poddany silnemu promieniowaniu z dysku akrecyjnego. Autorzy publikacji uważają, że jest ono tak intensywne, że wydmuchuje pył z dysku, powodując odpływ obłoków pyłu rozpoczynający się na zewnętrznej krawędzi obszaru.

Skutek występowania obłoków pyłu na emitowanym świetle jest taki, że światło docierające zza nich wygląda na słabsze i bardziej poczerwienione – tak jak ziemska atmosfera sprawia, że zachodzące Słońce wydaje się słabiej świecić i być i bardziej czerwone. Gaskell i Harrington opracowali kod komputerowy do modelowania efektów tych obłoków pyłowych. Obaj naukowcy pokazują również, że dzięki włączeniu do modelu obłoków pyłowych mogą odtwarzać wiele cech emisji z regionu, który od dawna intryguje astrofizyków. Zamiast gazu o zmiennym, asymetrycznym rozkładzie, który jest trudny do wyjaśnienia, mamy gaz, który jest po prostu jednolitym, symetrycznym, burzliwym dyskiem wokół czarnej dziury. Widoczne asymetrie i zmiany spowodowane są chmurami pyłu przechodzącymi przed regionem, co sprawia, że regiony za nim wydają się słabsze i bardziej czerwone.

Badacze uważają, że jest to bardziej naturalne wyjaśnienie asymetrii i zmian niż inne, egzotyczne teorie, takie jak sugerowane podwójne czarne dziury. Wyjaśnienie to pozwala zachować prostotę modelu standardowego AGN, w którym materia opada po spirali na pojedynczą czarną dziurę.

Opracowanie: Agnieszka Nowak

Więcej:
One black hole or two? Dust clouds can explain puzzling features of active galactic nuclei

Źródło: Royal Astronomical Society

Na zdjęciu: Wizja artystyczna ukazująca, jak AGN może wyglądać z bliska. Źródło: Peter Z. Harrington

Reklama