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.
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.
