JWST наблюдает за ветрами, создаваемыми джетами черных дыр
В новом исследовании с использованием данных космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST) ученые из Национального университета Афин (Греция) представили информацию о том, как сверхмассивные черные дыры влияют на эволюцию галактик, вытесняя межзвездный газ из галактических дисков.
В статье, которая недавно была принята к публикации в The Astrophysical Journal и доступна на arXiv, научная группа представила данные наблюдений JWST близлежащей галактики IC5063.
Сверхмассивная черная дыра в центре этой галактики выбрасывает струи (джеты), которые представляют собой коллимированные пучки частиц, движущихся с высокой скоростью, близкой к скорости света.
Используя инструмент среднего инфракрасного диапазона (MIRI) JWST, исследователи смогли получить изображения и спектры высокого разрешения из области, окружающей центр галактики IC5063, которая охватывает расстояние, эквивалентное ~1/3 расстояния между Солнцем и центром нашей галактики Млечный Путь.
Одним из самых поразительных результатов этого исследования является выявление более 10 отдельных регионов с ветрами, что почти вдвое превышает известные области, где газ выбрасывается из ядра галактики в результате воздействия джетов черных дыр.
Некоторые из этих ветров движутся со скоростями, которые превышают те, что необходимы для выхода из гравитационного притяжения галактики — результат, доказывающий, что струи черных дыр могут задерживать звездообразование, истощая галактику от газа, который был бы необходим для коллапса и образования звезд. Эти потоки также демонстрируют различные структуры и характеристики, такие как различия в температуре газа, который они увлекают.
Исследование также проливает свет на прошлую активность IC5063. Астрономы обнаружили газ в головных ударных волнах, т. е. дугообразных структурах, которые образуются, когда струйные частицы проносятся через межзвездную среду на больших скоростях, что приводит к сжатию, нагреванию и ускорению окружающего их газа. Эти ударные волны аналогичны звуковым ударам, которые производят самолеты, превышающие скорость звука в атмосфере Земли.
Масштаб обнаруженных ударных волн огромен, охватывая ~300 пк или 6 миллиардов раз больше расстояния между JWST и Землей. Удивительно, но их местоположение находится далеко за пределами области ядра IC5063, где струи черной дыры обнаруживаются по их радиоизлучению.
Открытие указывает на то, что джеты могли взаимодействовать с окружающим газом в прошлом, а затем исчезать в повторяющейся активности выброса частиц из окрестностей сверхмассивной черной дыры, которая продолжает формировать галактику сегодня.
Интересно, что головные ударные волны были обнаружены благодаря их очень яркому излучению молекулярного водорода (H₂), отражающему передачу энергии от струи в плотный газ. Поскольку струи перемешивают этот газ, связанная с этим турбулентность и нагрев могут как препятствовать, так и способствовать коллапсу облаков в направлении рождения новых звезд.
Со временем такие явления могут привести к значительным изменениям в структуре галактики. Изучение их в галактиках, подобных IC5063, дает ученым возможность наблюдать, как черные дыры могли аналогичным образом изменить рост галактик в прошлом, в эпохи, когда в галактиках существовало гораздо большее количество газа, и эффект был более драматичным.