Сверхмассивные черные дыры во Вселенной поглощают газ вокруг себя. Падающий газ называется аккреционным потоком черной дыры.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy , группа под руководством профессора Юань Фэна из Шанхайской астрономической обсерватории (SHAO) Китайской академии наук вместе с группой под руководством профессора Л.И. Чжиюаня из Нанкинского университета нашла прямые доказательства существования энергичного горячего ветра, запущенного из горячего аккреционного потока на слабо аккрецирующую сверхмассивную черную дыру, что представляет собой шаг к пониманию процессов аккреции вокруг черной дыры.
Почти в каждой галактике Вселенной существует сверхмассивная черная дыра. Газ вокруг черной дыры образует аккреционный диск. Сильное излучение исходит от аккреционного диска, который является источником излучения на первом изображении черных дыр, которое люди получили в 2019 году.
В зависимости от температуры газа аккреционные потоки черных дыр делятся на два типа: холодные и горячие. Теоретические исследования, выполненные группой SHAO за последние десять лет, предсказали, что сильный ветер должен существовать в горячих аккреционных потоках, которые обычно питают активные галактические ядра с низкой светимостью (LLAGN). Согласно новейшему космологическому моделированию Illustris-TNG, эти ветры также играют решающую роль в эволюции галактик. Однако прямых наблюдений за таким ветром получить оказалось трудно.
Исследователи в этом исследовании обнаружили убедительные наблюдательные доказательства оттока энергии от M81 *, прототипа LLAGN, находящегося в соседней массивной спиральной галактике Мессье 81, путем анализа высококачественного рентгеновского спектра. Спектр, который имеет беспрецедентное разрешение и чувствительность, был получен рентгеновской обсерваторией Чандра в 2005-2006 годах, но до сих пор оставался неизученным с точки зрения ветра.
Об истечении из M81 * свидетельствует пара эмиссионных линий Fe XXVI Lya, которые квазисимметрично смещены в красную и синюю область с основной лучевой скоростью 2800 километров в секунду, а также по высокой линии Fe XXVI Lya-Fe XXV Ka. отношение линий, которое подразумевает температуру 140 миллионов градусов Кельвина излучающей линии плазмы.
Чтобы интерпретировать высокоскоростную и высокотемпературную плазму, исследователи провели магнитогидродинамическое моделирование горячего аккреционного потока на M81 * и получили синтетический рентгеновский спектр ветра, порожденного горячим аккреционным потоком, как было предсказано численным моделированием. Предсказанные линии излучения соответствовали спектру Чандры, что свидетельствовало о существовании горячего ветра. Энергетика этого ветра оказалась достаточно сильной, чтобы воздействовать на близкое окружение M81 *.
Это исследование выявило недостающее звено между наблюдениями и теорией горячих аккреционных потоков, а также последним космологическим моделированием с обратной связью от AGN.
