От квазаров до черных дыр — спектральная энергия ставит под сомнение устоявшиеся теории

Астрономы обнаружили, что на спектральное распределение энергии квазара не влияет его яркость, бросив вызов традиционным теориям и подчеркнув роль ветров аккреционного диска.

Два исследователя, доцент Чжэньи Цай и профессор Цзюньсянь Ван с факультета астрономии Университета науки и технологий Китая (USTC) при Китайской академии наук (CAS), с помощью анализа оптического и экстремального ультрафиолетового излучения, испускаемого сверхмассивными черными дырами в центрах квазаров, пришли к неожиданному выводу, что их спектральное энергетическое распределение не зависит от внутренней яркости квазаров. Это открытие подрывает устоявшееся представление в этой области.

Их исследование также выявило существенное отклонение среднего распределения энергии квазаров в крайнем ультрафиолетовом диапазоне от предсказаний классической теории аккреционного диска. Это открытие вызывает вопросы по отношению к классической модели и вносит значительную поддержку в пользу моделей, включающих в себя явление широкораспространенных аккреционных ветров. Результаты этого исследования были опубликованы онлайн 5 октября 2023 года в журнале Nature Astronomy.

Квазары представляют собой категорию экстремально ярких объектов за пределами галактик, в центре которых находятся огромные сверхмассивные черные дыры, постоянно поглощающие окружающий газ. Эта гравитационная энергия высвобождается в виде тепла и электромагнитного излучения, создавая яркие ядра в галактиках. Квазары также известны как "космические гиганты" из-за их невероятно высокой светимости.

Согласно традиционной теории аккреционного диска, ожидалось, что аккреционные диски будут иметь характерный "большой синий бугор" в спектральном распределении энергии, с пиком в ультрафиолетовом диапазоне. Однако наблюдения показали, что более яркие квазары (с более массивными сверхмассивными черными дырами) проявляют относительно более слабые эмиссионные линии в ультрафиолетовом спектре. Это так называемый эффект Болдуина, который до сих пор соответствовал стандартной модели аккреционного диска.

От квазаров до черных дыр — спектральная энергия ставит под сомнение устоявшиеся теории

Исследование проведенное профессором Чжэньи Цаем и профессором Цзюньсянем Ваном было сосредоточено на спектральном распределении энергии от оптического до ультрафиолетового диапазона для большого количества квазаров. Они использовали данные наблюдений от наземного SDSS и космического GALEX, учитывая неполноту обнаружения ультрафиолетового излучения.

Исследователи обнаружили, что среднее спектральное распределение энергии в ультрафиолетовом диапазоне не зависит от яркости квазаров, что указывает на то, что различия в яркости не могут объяснить эффект Болдуина. Это также вызывает сомнения в стандартной модели аккреционного диска.

Они предполагают, что возможное объяснение эффекта Болдуина может заключаться в том, что более яркие квазары имеют более стабильные температурные колебания аккреционного диска, что может препятствовать образованию большего числа облаков эмиссионных линий.

Исследование также учитывает влияние межгалактической поглощающей среды и обнаруживает, что средний ультрафиолетовый спектр квазаров более мягкий, чем предыдущие исследования. Это несоответствие представляет собой вызов для стандартной модели аккреционного диска, но оно хорошо соответствует предсказаниям моделей, включающих в себя аккреционные ветры, что подразумевает их важное влияние на квазары.

Результаты этого исследования имеют большое значение для нашего понимания разных аспектов физики сверхмассивных черных дыр, их роста, реионизации космоса и других астрофизических явлений. В будущем спутниковые миссии, способные наблюдать ультрафиолет, такие как Китайский космический телескоп (CSST), могут значительно расширить наши знания о физических свойствах квазаров и подобных объектов во Вселенной.

Читайте также

Кастрюлю Star Trek отправили на высоту 35 км — почти к границе космоса

Кастрюлю Star Trek отправили на высоту 35 км — почти к границе космоса

Астрономы поймали гамма-лучи от блазара с расстояния 8 миллиардов световых лет

Астрономы поймали гамма-лучи от блазара с расстояния 8 миллиардов световых лет

Звезда в трехстах световых годах неспешно поглощает коричневого карлика

Звезда в трехстах световых годах неспешно поглощает коричневого карлика

Астрономы впервые нашли планету, «восставшую из пепла» погибшей звезды

Астрономы впервые нашли планету, «восставшую из пепла» погибшей звезды

Лед на северном полюсе Марса оказался намного чище, чем считали ученые

Лед на северном полюсе Марса оказался намного чище, чем считали ученые

Blue Origin показала 20-метровую солнечную башню для будущей базы на Луне

Blue Origin показала 20-метровую солнечную башню для будущей базы на Луне

Ученые создали «живой цемент» из дрожжей — из него предлагают печатать базы на Марсе

Ученые создали «живой цемент» из дрожжей — из него предлагают печатать базы на Марсе

NASA готовит новый космический телескоп PRIMA — он увидит то, что недоступно James Webb

NASA готовит новый космический телескоп PRIMA — он увидит то, что недоступно James Webb

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Из лабораторий — на работу: 7 компаний, создающих человекоподобных роботов для реального мира

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Первый складной iPhone не стал революцией: с чем придется мириться владельцам iPhone Duo

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Частицы топлива из Чернобыля сохранили структуру спустя 40 лет после аварии

Microsoft и NVIDIA представили RTX Spark и Surface Laptop Ultra с упором на локальный ИИ

Microsoft и NVIDIA представили RTX Spark и Surface Laptop Ultra с упором на локальный ИИ

США и Google вложат почти 1,8 млрд долларов в создание «виртуальных клеток»

США и Google вложат почти 1,8 млрд долларов в создание «виртуальных клеток»