Наземный радиотелескоп ALMA помог астрономам определить, что лишь очень малая доля газа, поступающего к сверхмассивной черной дыре в ядре активной галактики Циркуль, будет поглощена ей. Остальная доля газа в разных фазах формирует многочисленные оттоки вещества, часть которого затем вновь вернется к черной дыре. Статья опубликована в журнале Science.
Сверхмассивные черные дыры встречаются повсеместно в центрах галактик и могут демонстрировать активность за счет аккреции вещества, поступающего в околоядерный диск в центральной зоне галактики из межгалактической среды или из галактик, с которыми сливается или взаимодействует галактика-хозяин черной дыры. При этом может действовать эффект обратной связи — высокая активность ядра галактики способна увеличить отток вещества из внутренней части системы, негативно влияя на процессы звездообразования.
Группа астрономов во главе с Такумой Идзуми (Takuma Izumi) из Национальной астрономической обсерватории Японии опубликовала результаты наблюдений за галактикой Циркуль в субмиллиметровом диапазоне при помощи системы радиотелескопов ALMA. Ученые хотели проследить потоки вещества к черной дыре и от нее в ядре галактики на субпарсековых масштабах. Наблюдения велись на линиях излучения цианида водорода (позволяет отслеживать очень плотный молекулярный газ), однократно ионизированного углерода и угарного газа (отвечают за молекулярный газ средней плотности и диффузный атомарный газ), а также рекомбинационной линии атомарного водорода (отвечает за потоки ионизированного газа).
Галактика Циркуль представляет собой одну из ближайших (около тринадцати миллионов световых лет) к Солнцу активных галактик, демонстрирующую умеренную активность в рентгеновском диапазоне. Ее ядро содержит сверхмассивную черную дыру, сильно затененную облаками газа и пыли. Вокруг нее наблюдался газовый диск, кроме того, ранее обнаруживался исходящий от ядра обширный конус ионизированного газа.
Исследователи подтвердили наличие конуса ионизированного газа размером до килопарсека, а также дали новую оценку массы сверхмассивной черной дыры, которая составила два миллиона масс Солнца, что согласуется с предыдущими оценками. В пределах нескольких парсек от черной дыры диффузный атомарный газ образует толстую структуру, а плотный молекулярный газ — тонкий диск. Скорость притока вещества к черной дыре составляет 0,2-0,34 массы Солнца в год. Это достаточно, чтобы объяснить наблюдаемый уровень рентгеновской светимости ядра галактики. Скорость оттока ионизированного газа от черной дыры составила 0,04 массы Солнца в год.
Ученые пришли к выводу, что менее трех процентов массы газа в потоке к черной дыре будет ей поглощено. Остальная доля вещества уйдет в многофазные оттоки от черной дыры, причем около двадцати процентов массы составит ионизированный газ. Из-за относительно низкой скорости эти потоки в дальнейшем затормозятся гравитацией черной дыры, а их вещество вернется обратно в околоядерный диск.
Ранее мы рассказывали о том, как сверхмассивная черная дыра помогла родиться новым звездам в карликовой галактике.