Телескоп «Джеймс Уэбб» раскрыл состав газовых облаков у чёрной дыры в центре Млечного Пути
iXBT.com ·
Астрономы с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» изучили состав и состояние газа в непосредственной близости от Стрельца A* — сверхмассивной чёрной дыры в центре Млечного Пути. Наблюдения показали, что газ в этой области обогащён металлами примерно до 1,8 солнечного уровня, а его отдельные структуры различаются по степени ионизации. Полученные данные помогут точнее моделировать, как вещество охлаждается и поступает к чёрной дыре.
Учёные проанализировали среднее инфракрасное излучение газовых структур в центральных 0,1 парсека Галактики — области размером около трети светового года. Для этого использовали спектрограф среднего разрешения MIRI на борту «Джеймса Уэбба». Он позволил разделить несколько облаков по их пространственным характеристикам, движению и спектральным линиям, а затем оценить содержание неона, аргона, серы, никеля и железа. Эти элементы астрономы относят к металлам — так в астрофизике называют все элементы тяжелее водорода и гелия.
В центре внимания оказалась газовая структура, известная как миниспираль. В ней выделяются перемычка и Северный рукав, а также компактные быстро движущиеся сгустки газа. Их химический состав в целом близок, однако степень ионизации различается: Северный рукав и компактные структуры сильнее ионизированы, чем перемычка. Это означает, что газ получает неодинаковое количество энергии от окружающих источников излучения или испытывает разные физические воздействия.
Содержание неона и аргона в газе соответствует примерно 1,8 их солнечной концентрации. При этом никель и железо обнаруживаются в газовой фазе в количествах, указывающих на значительно более сильное разрушение пыли, чем обычно наблюдается в центральной области Галактики. В межзвёздной среде значительная часть этих элементов связана с твёрдыми пылевыми частицами. Ударные волны способны разрушать такие частицы и высвобождать содержащиеся в них элементы. Особенно заметно это в Северном рукаве и компактных газовых структурах.
Авторы предполагают, что на компактные сгустки могут воздействовать быстрые ударные волны. Их высокая скорость движения и повышенная степень ионизации согласуются с таким объяснением, хотя наблюдения пока не позволяют однозначно отделить действие ударных волн от влияния звёздного излучения. Основными источниками ионизирующего излучения исследователи считают массивные звёзды Вольфа — Райе, расположенные в центральной области Галактики.
Измерения важны для понимания того, почему Стрелец A* поглощает гораздо меньше вещества и делает это медленнее, чем многие другие сверхмассивные чёрные дыры. Состав газа, количество пыли и способность вещества охлаждаться влияют на его дальнейшую эволюцию и возможное поступление к чёрной дыре. Новые данные позволят уточнить параметры, используемые в моделях движения и аккреции газа.
Отдельная работа, опубликованная в The Astrophysical Journal, была посвящена поиску следов прежних вспышек активности Стрельца A* в окружающем газе. Однако авторы обнаружили, что локальные физические условия настолько сильно влияют на излучение облаков, что отделить их собственные особенности от последствий активности чёрной дыры трудно. Это не исключает прежних вспышек, но показывает, что изученные газовые структуры нельзя использовать как надёжную летопись её активности. Для восстановления истории аккреции потребуются наблюдения в сочетании с моделированием эволюции газа на больших временных интервалах.