Быстро аккрецирующие черные дыры нарушают известную мм-рентген корреляцию
Международная группа астрофизиков представила результаты наблюдений, которые ставят под сомнение универсальность известной корреляции между миллиметровым (мм) и рентгеновским излучением в активных ядрах галактик (АЯГ). Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.
Ранее была обнаружена тесная связь между мм- и рентгеновским излучением у близких АЯГ с низкой светимостью и малым отношением Эддингтона. Она предполагала общее происхождение обоих типов излучения в горячей короне вокруг сверхмассивной черной дыры.
В новой работе ученые протестировали эту корреляцию на девяти более далеких АЯГ (красное смещение z от 0.06 до 0.16) с высокой болометрической светимостью (от 10^45.3 до 10^46.3 эрг/с) и большими эддингтоновскими отношениями (0.19–0.85). Наблюдения проводились одновременно в рентгеновском диапазоне телескопом Swift (2–10 кэВ) и на 100 ГГц с помощью радиоинтерферометра ALMA с высоким угловым разрешением.
Оказалось, что все изученные объекты лежат выше предсказанной линейной зависимости: их миллиметровое излучение значительно сильнее, чем следовало бы из рентгеновского потока. Совместная аппроксимация обоих наборов данных дала полином второй степени с внутренним разбросом 0.32 dex.
Также обнаружено, что мм-излучение линейно коррелирует как с ультрафиолетовой светимостью диска, так и с болометрической светимостью, с разбросами 0.45 и 0.35 dex соответственно. Это указывает на более тесную связь миллиметрового излучения с аккреционным процессом в целом.
Авторы предлагают два возможных объяснения наблюдаемого отклонения. Основное — двухкомпонентная популяция электронов в короне: тепловые электроны (отвечают за рентген) менее эффективны при высоких светимостях, а неталовые (дают мм-излучение) остаются связанными с болометрической светимостью. Дополнительный вклад может давать излучение от ударных волн в истечениях, однако модели спектрального распределения энергии и индекс спектра указывают в пользу корональной природы.
Результаты важны для понимания физики аккреции и энерговыделения в окрестностях сверхмассивных черных дыр. Они также показывают, что стандартная мм-рентген корреляция не является универсальной и зависит от темпа аккреции.
