Odkryto długo poszukiwany energetyczny gorący wiatr z AGN o niskiej jasności

Supermasywne czarne dziury połykają otaczający je gaz. Napływający gaz nazywany jest przepływem akrecyjnym czarnej dziury. W badaniach opublikowanych w Nature Astronomy, zespół naukowców znalazł bezpośredni dowód na istnienie energetycznego gorącego wiatru wystrzelonego z gorącego strumienia akrecyjnego na słabo akreującą supermasywną czarną dziurę, co stanowi krok w kierunku zrozumienia procesów akrecyjnych wokół czarnej dziury.

W prawie każdej galaktyce znajduje się supermasywna czarna dziura. Gaz wokół czarnej dziury będzie akreował i utworzy dysk akrecyjny. Z dysku akrecyjnego emitowane jest silne promieniowanie, które jest źródłem promieniowania na pierwszym obrazie czarnej dziury uzyskanym w 2019 roku.

W zależności od temperatury gazu, przepływy akrecyjne czarnych dziur dzielą się na dwa rodzaje: zimne i gorące. Badania teoretyczne przeprowadzone przez zespół naukowców w ciągu ostatnich dziesięciu lat przewidywały, że silny wiatr musi istnieć w gorących strumieniach akrecyjnych, które zazwyczaj zasilają aktywne jądra galaktyk (AGN) o niskiej jasności. Według najnowszych symulacji kosmologicznych Illustris-TNG, wiatry te odgrywają kluczową rolę w ewolucji galaktyk. Jednak bezpośrednie dowody obserwacyjne na istnienie takiego wiatru okazały się trudne do uzyskania.

Naukowcy w tym badaniu znaleźli mocne dowody obserwacyjne na energetyczny wypływ z M81*, prototypowej AGN o niskiej jasności rezydującej pobliskiej masywnej galaktyce spiralnej Messier 81, poprzez analizę wysokiej jakości widma rentgenowskiego. Widmo, które ma niezrównaną rozdzielczość i czułość, zostało uchwycone przez Chandra X-ray Observatory w latach 2005-2006, ale do tej pory pozostawało niezbadane pod kątem wiatru.

O wypływie z M81* świadczy para linii emisyjnych Fe XXVI Lyα, które ulegają kwazi-symetrycznemu przesunięciu ku czerwieni i ku fioletowi z prędkością linii widzenia 2800 km/s, oraz wysoki stosunek linii Fe XXVI Lyα do linii Fe XXV Kα, który sugeruje temperaturę plazmy emitującej linie na poziomie 140 mln K.

Aby zinterpretować plazmę o dużej prędkości i wysokiej temperaturze, badacze przeprowadzili symulacje magnetohydrodynamicznego gorącego przepływu akrecyjnego na M81* i stworzyli syntetyczne widmo rentgenowskie wiatru wystrzelonego z gorącego przepływu akrecyjnego, zgodnie z przewidywaniami symulacji numerycznych. Przewidywane linie emisyjne zgadzały się z widmem z Chandry, dostarczając dowodów na istnienie gorącego wiatru. Stwierdzono, że energia tego wiatru jest wystarczająco silna, by wpływać na bliskie otoczenie M81*.

Badanie to ukazało brakujące ogniwo pomiędzy obserwacjami a teorią gorących przepływów akrecyjnych, jak również najnowszymi symulacjami kosmologicznymi ze sprzężeniem zwrotnym AGN.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
CAS

Vega

Na ilustracji: Wizja artystyczna AGN. Źródło: CAS