Телескоп Джеймс Уэбб показал, как черные дыры получают пищу: нити газа кормят ядро галактики
Наблюдения космического телескопа Джеймс Уэбб (JWST) позволили астрономам в деталях увидеть, как газовые структуры килопарсекового масштаба передают вещество непосредственно сверхмассивной черной дыре. Результаты, опубликованные в репозитории arXiv, описывают механизм, который долгое время оставался гипотетическим.
Объектом изучения стала галактика NGC 4696 — центральная галактика скопления Центавра. Это один из ключевых примеров так называемой обратной связи активного ядра в радиорежиме: ее ядро запускает мощные джеты, которые разогревают окружающий газ и регулируют звездообразование.
Вокруг NGC 4696 простирается эффектная многолетняя туманность из волокон (филаментов), протянувшихся на десятки килопарсек. Температура газа в них варьируется от горячей плазмы (10^8 K) до холодного молекулярного газа — шесть порядков разницы.
Ранее космический телескоп Хаббл в линии H_alpha выявил в центре галактики S-образный виток ионизированного газа — в сфере влияния черной дыры. Это была первая подобная структура, найденная в ядре скопления галактик.
Новые данные JWST с инструментом NIRSpec охватили область 618 на 618 парсек с разрешением 10 парсек. Они показали, что этот виток представляет собой вращающийся многофазный околоздерный диск (CND), который физически и кинематически связан с крупномасштабной сетью филаментов. Таким образом найдено недостающее звено между потоками охлаждения на килопарсековых масштабах и аккрецией на черную дыру на масштабах менее 100 парсек.
Специально разработанные магнитогидродинамические симуляции точно воспроизвели наблюдаемую морфологию и кинематику. Согласно модели, филаменты конденсируются из горячей атмосферы, теряют момент импульса и питают вращающийся диск, который, в свою очередь, направляет газ к черной дыре.
Аналогичная структура ранее была обнаружена в NGC 1275 — центральной галактике скопления Персея. Два прототипичных примера обратной связи указывают на общий механизм: многофазные филаменты транспортируют газ от масштабов скопления к окрестностям черной дыры через околоздерный диск, замыкая цикл обратной связи активного ядра.
Открытие закладывает физически обоснованную основу для теорий саморегулируемой эволюции галактик, объясняя, как энергия от черной дыры и охлаждение газа в скоплении согласованы на разных масштабах.
