У найбільших галактиках Всесвіту зір значно менше, ніж передбачає теорія. Ймовірною причиною цього дефіциту можуть бути потужні вітри від акреційного диска надмасивної чорної діри в центрі галактики, які розганяють газ, потрібний для зореутворення.
Активне ядро в сузір’ї Гончих Псів
Спіральна галактика NGC 4151 розташована приблизно за 50 млн світлових років від Землі та є одним із найближчих об’єктів з активним галактичним ядром (AGN). Навколо центральної надмасивної чорної діри сформувався акреційний диск, речовина в якому розігрівається до екстремальних температур і стає потужним джерелом рентгенівського випромінювання.
Ще у 1943 році Карл Сейферт описав NGC 4151 серед шести галактик з яскравими ядрами в роботі, що визначила цілий клас сейфертівських галактик. Аспірантка Мічиганського університету Сінь «Сінді» Сян разом із професором астрономії Джоном Міллером детально вивчила вітри від тамтешнього диска за допомогою обсерваторії XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission), повідомляє Universe Today. Цю спільну місію Японської агенції аерокосмічних досліджень (JAXA), NASA та ESA запустили у вересні 2023 року, а наукові спостереження розпочали восени 2024-го.
Складна структура вітрів
Енергетична роздільна здатність спектрометра Resolve на борту XRISM приблизно в 10 разів перевищує можливості попередніх інструментів. Завдяки цьому вдалося детально розрізнити окремі компоненти газових потоків від акреційного диска AGN.
У NGC 4151 виявилось до шести різних шарів поглинання. Серед них є повільні «теплі поглиначі» (від 100 до 1000 км/с), потоки проміжного діапазону (від 1000 до 10 000 км/с) та ультрашвидкі витоки зі швидкостями, що наближаються до десятої частини швидкості світла.
Ці витоки виникають завдяки магнітовідцентровому прискоренню, за якого магнітне поле відриває речовину від поверхні диска і розганяє її вздовж силових ліній під час обертання. За подібним принципом відбуваються й сонячні спалахи. Сінь «Сінді» Сян та її колеги опублікували результати в рецензованому журналі The Astrophysical Journal Letters.
Часова діагностика витоків
На 248-й зустрічі Американського астрономічного товариства в Пасадені дослідниця Сінь «Сінді» Сян представила новий метод визначення періодів найінтенсивніших вітрів від диска. Вона проаналізувала сотні днів спостережень за NGC 4151 і розробила індекс кольорової інтенсивності (color intensity index), або скорочено cindicity.
Цей індекс враховує яскравість рентгенівського випромінювання та його «жорсткість», тобто співвідношення високоенергетичних і низькоенергетичних фотонів. Найшвидші витоки формуються не під час спалахів, а приблизно через 10 000 секунд (трохи менш ніж три години) після них, коли випромінювання стає жорстким, але тьмяним. Це перший прямий часовий зв’язок між сплеском активності ядра та появою ультрашвидкого потоку.
Дефіцит зоряної маси
Потужність виявлених вітрів достатня для того, щоб NGC 4151 втрачала сировину для нових зір. Темп витоку матеріалу дорівнює або перевищує швидкість акреції й значна частина газу просто розсіюється в навколишній простір.
На комбінованих знімках у рентгенівському, видимому та радіодіапазонах NGC 4151 настільки нагадує палаюче око із «Володаря перснів», що астрономи дали їй неофіційне прізвисько Око Саурона. Чи діє аналогічний механізм пригнічення зореутворення в інших близьких AGN, астрономи планують перевірити за допомогою наступних спостережень XRISM.
