Цікавості

Газ у безпосередній околиці надмасивної чорної діри в центрі Чумацького Шляху виявився збагаченим так званими астрономічними металами. Новий аналіз даних космічного телескопа Джеймса Вебба показує, що в мініспіралі біля Стрільця А* (Sgr А*) вміст елементів важчих за водень і гелій приблизно у 1,8 раза вищий, ніж у Сонця. За версією дослідників, це наслідок вибухів наднових у цьому регіоні. Про роботу розповідає видання Unіvеrsе Тоdаy.Центр нашої галактики визначається своєю надмасивною чорною дірою Стрілець А*, маса якої становить близько чотирьох мільйонів сонячних. Її гравітація, випромінювання та складні магнітні поля формують навколишнє середовище. Попри це, Sgr А* належить до «тихих» надмасивних чорних дір: вона має акреційне кільце, але отримує лише слабкий потік речовини, тому не світиться так яскраво, як активні галактичні ядра.Близькість Sgr А* до Землі порівняно з іншими надмасивними чорними дірами робить її унікальною лабораторією. Астрономи вже простежили орбіти зір і газових хмар навколо неї та нанесли на карту її магнітні поля. У новій роботі вони зосередилися на газі в безпосередній близькості від чорної діри, щоб визначити його склад та іонізаційний стан.

JWSТ розглядає мініспіраль у центрі Галактики

Дослідницька група під керівництвом Ніколь Форд (Nісоlе Fоrd) з Університету Макгілла вивчала центральні 0,1 парсека Чумацького Шляху, використовуючи спектрограф середньої роздільної здатності МІRІ на борту JWSТ. Це дозволило «розплутати» структуру іонізованого газу в середньому інфрачервоному діапазоні.Основним об’єктом уваги стала так звана мініспіраль центру Галактики, що розташована всередині циркумнуклеарного диска (СND). Вона складається з молекулярного пилу та теплого іонізованого газу. За словами авторів, динаміка мініспіралі визначається гравітаційним і радіаційним впливом Sgr А*, ядерного зоряного скупчення та їхньою взаємодією.Мініспіраль має характерну трьохпроменеву форму «трискеліона», утворену Північною рукавом, Східною рукавом і Західною дугою. Ці ниткоподібні структури слугують «каналами», що з’єднують холодний молекулярний газ у циркумнуклеарному диску з гарячою плазмою ядерного зоряного скупчення.

Металозбагачений газ і слід наднових

В астрономії «металами» називають усі елементи важчі за водень і гелій. Вони не були присутні у Всесвіті від початку, а утворилися всередині зір і під час вибухів наднових. Саме тому вимірювання металічності газу дає змогу простежити історію зоряного народження та загибелі в певному регіоні.Автори роботи показали, що газ у мініспіралі поблизу Sgr А* збагачений металами порівняно із Сонцем. Вони окремо проаналізували три газові компоненти, які відрізняються радіальною швидкістю: структуру, яку назвали «Бар», Північну рукавом і компактні швидкорухомі газові згустки ВС (Вluе-shіftеd Соmрасt). На субпарсекових масштабах у цих ділянках вони отримали металічність близько 1,8 від сонячної.Результати свідчать, що склад газу біля Sgr А* сформований подіями в околицях чорної діри. Підвищений вміст важких елементів, за версією дослідників, пов’язаний із вибухами наднових у минулому. В регіоні розташований залишок наднової Sgr А Еаst, який на небі перекривається з положенням Sgr А*.Інша нещодавня робота, опублікована в Тhе Аstrорhysісаl Jоurnаl, змогла відокремити внесок цього залишку наднової від самої надмасивної чорної діри. Вона надала додаткові свідчення того, що Sgr А Еаst збагачувала газ металами та нагрівала його. За висновком авторів, Sgr А Еаst є «головним агентом» енергетичного впорскування, який протягом приблизно 10⁴ років підтримує газ у циркумнуклеарному середовищі гарячим і турбулентним.

Чому чорна діра в центрі Галактики «голодує»

Металозбагачений газ зазвичай охолоджується швидше, що могло б прискорити падіння речовини на чорну діру: газ може ефективно акреціюватися на Sgr А* лише тоді, коли він достатньо охолоджений і стиснений. Однак у цьому випадку металічність у 1,8 сонячної вважається лише помірною і, за оцінками авторів, недостатньою, щоб суттєво посилити охолодження та збільшити приплив газу.Водночас нагрівання газу залишком наднової Sgr А Еаst і підтримання турбулентності працюють у протилежному напрямку — вони перешкоджають ефективному падінню речовини на чорну діру. У підсумку Sgr А* отримує лише «краплинний» потік матеріалу, залишаючись набагато менш активною, ніж багато інших надмасивних чорних дір у центрах галактик.За словами Ніколь Форд, щоб зрозуміти, чому чорна діра в центрі нашої Галактики поглинає речовину так повільно, потрібно детально вивчати властивості газу, пилу та зір, які її оточують. Нові спостереження JWSТ додають важливу частину до цієї картини, показуючи, як вибухи наднових одночасно збагачують газ металами та змінюють умови його акреції на Sgr А*.Стаття Газ біля Стрільця А* виявився збагаченим металами від наднових з'явилася спочатку на Цікавості.