Ученые выяснили, как выглядят вблизи струи квазаров

8 Июня 2020

МОСКВА, 8 июня - Астрофизики из России, Германии, Финляндии и США изучили больше 300 квазаров — вращающихся черных дыр, из которых бьют пылкие струи плазмы, — и обнаружили, что эти выбросы меняют свою форму при отдаленье от центра. Результаты исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Квазары — одни из самых показательных объектов в космосе. Из-за своей чрезвычайной удаленности квазары являют неподвижными точками и относительно них измеряют параметры вращения Земли и координаты точек на ее глади. Поэтому очень важно достоверно знать природу их свечения.

Ученые под руководством Юрия Ковалева, член-корреспондента РАН, руководителя научных лабораторий в МФТИ и ФИАН, наблюдали за сотнями квазаров в течение двух десятков лет с помощью сети радиотелескопов по свету. В результате были забранным изображения более 300 объектов и проведен автоматический анализ формы джетов — струй горячей плазмы, вырывающихся из их центров. Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ).

Ранее слыло, что джеты имеют форму конусов. Ученые нашли исключения из этого правила — у десяти квазаров по мере отдаления от центра форма струй кардинально менялась с параболы на конус.

Разобраться в деталях джетов помогло смежное расположение этих объектов — весь десяток находится всего в сотнях миллионов световых лет от нас, а изменение формы выброса происходит на расстоянии десятков световых лет от черной дыры.

Изучив геометрию выбросов, ученые смогли разобраться, как разгоняется вещество в этих ярчайших системах далеких функциональных галактик.

Сверхмассивная черная дыра с массой до нескольких миллиардов масс Солнца притягивает к себе окружающее вещество. Вместе с веществом она собирает вокруг себя магнитное поле. Силовые линии поля работают как проволоки с нанизанными бусинами — заряженными частицами. Когда силовые линии вращаются, крупицы ускоряются почти до скорости света. Эти течения и делают квазары такими яркими.

Вопрос о самоваре формирования и ускорения струй в далеких активных галактиках до сих пор плохо понят. А разобраться в принципах работы этих космических ускорителей крайне важно. Область, в которой джеты формируются, сложно рассмотреть. Она очень компактная, а объекты находятся далеко — там все просто сливается. Были разные теоретические модели, но не было наблюдательной информации, которая могла бы их опробовать. Нам впервые удалось забрать детальные данные о геометрии струйчатых выбросов для большого количества квазаров, приводятся в пресс-релизе РНФ слова Юрия Ковалева.

Геометрия струи зависит от баланса внутридомовых и внешних сил, магнитного поля, плазмы и межзвездного газа. Авторам работы пошло учесть все эти параметры и показать в своей модели, что форма джета естественным манером меняется с параболы на конус.

Как любой двигатель, машина, состоящая из вращающейся черной дыры и магнитного поля, имеет ограниченный запас мощности и не может разгонять частицы бесконечно. Ранее было известно, что плазма хорошо ускоряется только до определенной скорости, а потом ускорение падает до такой лестницы, что им можно пренебречь. Именно в этой точке и меняется геометрия выброса.

Изменение формы выбросов наблюдалось в паре-тройке галактик и в более ранних исследованиях. Но не было исполненного важного вывода о том, что это — не характерная черты какого-то определенного объекта, а свойство квазаров как класса. Нам удалось связать этот эффект с внутренними характеристиками струй. Это оказалось лаконичным и неискусственным объяснением, — поясняет еще один автор исследования Елена Нохрина, кандидат физико-математических наук, заместитель заведующего лабораторией фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ.

Теперь ученые планируют оценить динамика вращения центральной черной дыры и разобраться в механизме формирования ограниченных и очень быстрых выбросов плазмы в квазарах.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Ученые выяснили, как выглядят вблизи струи квазаров

комментарии (0)

Другие интересные новости

Путин поприветствовал участников музыкального фестиваля "Дорога на Ялту"