Прво набљудување на работ на акрецискиот диск на супермасивна црна дупка

Ништо не евоцира спирала на егзистенцијални перспективи повеќе од гледањето слика на галаксијата. На прв поглед, овие возвишени градби може да изгледаат прилично спокојни. Меѓутоа, во реалноста, центрите на многу галаксии се турбулентни средини кои содржат активно напојувачки супермасивни црни дупки. Овие неверојатно густи објекти ги хранат црните дупки, гасовите и прашината кои испуштаат изобилна енергија низ електромагнетниот спектар, од високоенергетски гама зраци и Х-зраци до видлива светлина, инфрацрвена и радио бранови. Тој орбитира околу вртлив акрециски диск. Со проучување на акреционите дискови, астрономите можат да го подобрат нашето разбирање за еволуцијата на црните дупки и нивните галаксии домаќини. Сепак, повеќето дискови за акреција не можат да се сликаат директно поради нивното големо растојание и релативно малата големина. 

Користејќи го овој пристап, астрономите кои го користат северниот телескоп Gemini, половина од Меѓународната опсерваторија Гемини управувана од NOIRLab на NSF, открија за прв пат две линии на блиска инфрацрвена емисија во акрецискиот диск на галаксијата III Zw 002. и пробија нова земја во вселената . Големината на оваа прекрасна зграда. За да ги разбереме овие набљудувања, прво да ја поставиме основата дискутирајќи што се емисионите линии и што ни кажуваат за регионот околу супермасивна црна дупка. Емисиони линии се формираат кога атомите во возбудена состојба паѓаат на пониско ниво на енергија, испуштајќи светлина во процесот. Бидејќи секој атом има уникатно ниво на енергија, емитираната светлина има посебна бранова должина која делува како отпечаток од прст, идентификувајќи го потеклото на атомот. Емисионите линии често се појавуваат како тесни, остри врвови во спектарот.

Меѓутоа, во вителот на акрецискиот диск, возбудениот гас се движи со брзина од илјадници километри во секунда под гравитационото влијание на супермасивната црна дупка, а линијата на емисија се шири до порамниот врв. Регионот на акрециониот диск од каде што потекнуваат овие линии се нарекува регион на широка линија. Како што споменавме порано, многу е тешко директно да се слика акрецискиот диск, бидејќи само два извора беа снимени благодарение на високата аголна резолуција на телескопот Хоризонт на настани. Освен ако немаме пристап до светска мрежа на радио телескопи, како можат астрономите да знаат кога супермасивна црна дупка е опкружена со диск? Испадна дека се наоѓа во специфичен модел на широки линии на емисија, наречени .

Како што се ротира дискот, гасот од едната страна се оддалечува од набљудувачот, а гасот од другата страна се движи кон набљудувачот. Овие релативни движења ги протегаат емисионите линии на подолги и пократки бранови должини, соодветно. Резултатот е широка линија со два различни врвови, по еден на секоја страна од брзо вртечкиот диск. Овие профили со двојни врвови се редок феномен бидејќи нивното појавување е ограничено на извори што може да се забележат во близина на предниот дел. Во некои извори каде што тоа беше забележано, беа пронајдени двојни врвови во неговите H-алфа и H-бета зраци, две емисиони линии во неа од атоми на водород кои се појавуваат во опсегот на видливата бранова должина. Овие линии доаѓаат од внатрешноста на регионот на широката линија во близина на супермасивната црна дупка и не ја означуваат вкупната големина на акрециониот диск. Сепак, неодамнешните блиски инфрацрвени набљудувања открија постоење на претходно невиден регион надвор од широката линија. Д-р Денимара Дијаз дос Сантос, студент на Националниот институт за пескизи во Бразил и главен автор на студијата, е Алберто Родригез Ардила, истражувач во Бразилскиот национален институт за астрономија, Свејамурупта Во соработка со Панда и Мурило Маринеро, тие го направи првото недвосмислено откритие на два блиски објекти. Инфрацрвен двоен врвен профил во широкиот регион на -III Zw 002. тие го направија првото недвосмислено откритие на два блиски објекти. Инфрацрвен двоен врвен профил во широкиот регион на -III Zw 002. тие го направија првото недвосмислено откритие на два блиски објекти. Инфрацрвен двоен врвен профил во широкиот регион на -III Zw 002.

Линијата Paschen алфа (водород) потекнува од внатрешноста на широкиот регион, а линијата OI (неутрален кислород) потекнува од работ на широкиот регион, претходно незабележан регион. Ова се првите профили со двојни врвови откриени во блиско-инфрацрвениот регион и неочекувано се појавија за време на набљудувањата со Блиско-инфрацрвениот спектрометар Gemini (GNIRS). Видливите набљудувања на III Zw 002 во 2003 година покажаа докази за акреционен диск, а студија од 2012 година откри слични резултати. Во 2021 година, Родригез Ардила и неговиот тим тргнаа да ги надополнат овие откритија со блиску инфрацрвени набљудувања со помош на GNIRS, кои можат да го видат целиот блиску инфрацрвен спектар (800-2500 нанометри) одеднаш. Други инструменти бараат префрлување помеѓу повеќе филтри за покривање на истата област. За ова е потребно време и може да внесе несигурности бидејќи атмосферските услови и калибрациите се менуваат од набљудување во набљудување. Бидејќи GNIRS може да набљудува низ повеќе оптички опсези истовремено, тимот успеа да собере еден чист, постојано калибриран спектар кој откри повеќе профили со двојни врвови. „Не знаевме дека III Zw 002 го има овој профил со двоен врв, но кога ги зумиравме податоците, можевме да ги видиме многу јасно“, рече тој Родригез-Ардила. Јас сум тука. „Всушност, неколку пати ги намалив податоците, прашувајќи се дали е грешка, и секој пат кога ги добивам истите интересни резултати“. постојано калибриран спектар кој откри повеќе профили со двоен врв. „Не знаевме дека III Zw 002 го има овој профил со двоен врв, но кога ги зумиравме податоците, можевме да ги видиме многу јасно“, рече тој Родригез-Ардила. Јас сум тука. „Всушност, неколку пати ги намалив податоците, прашувајќи се дали е грешка, и секој пат кога ги добивам истите интересни резултати“. постојано калибриран спектар кој откри повеќе профили со двоен врв. „Не знаевме дека III Zw 002 го има овој профил со двоен врв, но кога ги зумиравме податоците, можевме да ги видиме многу јасно“, рече тој Родригез-Ардила. Јас сум тука. „Всушност, неколку пати ги намалив податоците, прашувајќи се дали е грешка, и секој пат кога ги добивам истите интересни резултати“.

Овие набљудувања не само што го потврдуваат теоретското постоење на акреционен диск, туку и го унапредуваат разбирањето на астрономите за широкиот регион. „За прв пат, откривањето на таков профил со двоен врв наметнува тешки ограничувања на геометријата на регионот кои инаку би биле нерешливи“, рече Родригез-Ардила. „И сега имаме јасни докази за процесите на исхрана и внатрешните структури во активните галаксии“. Со споредување на овие набљудувања со постоечките модели на дискови, истражувачкиот тим успеал да извлече параметри кои појасно укажуваат на супермасивната црна дупка и регионот на широката линија на III Zw 002. Моделот предвидува дека Пашен алфа зраците се јавуваат на радиус од 16,77 светлосни денови (еднодневното патување на растојанието на светлината на Земјата мерено од супермасивна црна дупка), а OI зраците се произведуваат во радиус од 18. 86 светлосни денови. се покажува. Надворешниот радиус на широкиот регион исто така се предвидува да биде 52,43 светлосни денови. Моделот, исто така, сугерира дека широкиот регион на III Zw 002 е навален за 18 степени кон набљудувачите на Земјата, и дека супермасивната црна дупка во нејзиниот центар е 400-900 милиони пати поголема од масата на Сонцето. Тоа исто така покажува

Извор: The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/ace974