Сверхмассивные черные дыры в ядрах большинства массивных галактик наносят ущерб их непосредственному окружению. Во время их наиболее активных фаз - когда они воспламеняются как светящиеся квазары - они запускают чрезвычайно мощные и высокоскоростные потоки газа.
Эти потоки могут подметать и нагревать материал, играя ключевую роль в формировании и эволюции массивных галактик. Астрономы не только наблюдали их в видимой Вселенной, они также играют ключевую роль в теоретических моделях.
Но физическая природа самих оттоков была давней загадкой. Какой физический механизм заставляет газ достигать таких высоких скоростей и в некоторых случаях изгоняться из галактики?
Новое исследование дает первые прямые доказательства того, что эти истечения ускоряются энергетическими струями, создаваемыми сверхмассивной черной дырой.
Используя очень большой телескоп в Чили, группа астрономов во главе с Клайвом Тадхантером из Шеффилдского университета наблюдала за активной активной галактикой IC 5063. В местах в галактике, где ее струи воздействуют на области плотного газа, газ движется с необычайной скоростью более 600 000 миль в час.
«Большая часть газа в оттоках находится в форме молекулярного водорода, который хрупок в том смысле, что он разрушается при относительно низких энергиях», - сказал Тадхантер в пресс-релизе. «Я нахожу необычным то, что молекулярный газ может выжить, будучи ускоренным струями высокоэнергетических частиц, движущихся со скоростью, близкой к скорости света.
По мере того, как струи проходят через галактическое вещество, они разрушают окружающий газ и генерируют ударные волны. Эти ударные волны не только ускоряют газ, но и нагревают его. Команда оценивает, что ударные волны нагревают газ до температур, достаточно высоких, чтобы ионизировать газ и диссоциировать молекулы. Молекулярный водород образуется только в значительно более холодном газе после удара.
«Мы подозревали, что молекулы, возможно, смогли преобразоваться после того, как газ был полностью расстроен взаимодействием с быстрой плазменной струей», - сказала Рафаэлла Морганти из Института Каптейна в Гронингенском университете. «Наши прямые наблюдения этого явления подтвердили, что эта экстремальная ситуация действительно может возникнуть. Теперь нам нужно описать точную физику взаимодействия ».
В межзвездном пространстве молекулярный водород образуется на поверхности пылевых зерен. Но в этом случае пыль, вероятно, была разрушена в интенсивных ударных волнах. В то время как молекулярный водород может образовываться без помощи частиц пыли (как это было видно в ранней Вселенной), точный механизм в этом случае до сих пор неизвестен.
Исследование помогает ответить на давнишний вопрос - предоставляя первые прямые доказательства того, что джеты ускоряют молекулярные потоки, наблюдаемые в активных галактиках - и задает новые.
Результаты были опубликованы в журнале Nature и доступны онлайн.
