Джеты сверхмассивных черных дыр регулируют аккрецию холодного газа — новое исследование
Сверхмассивные черные дыры в центрах галактик получают питание в основном за счет холодного газа, который конденсируется из горячей атмосферы. Этот процесс, известный как хаотическая холодная аккреция (CCA), давно привлекает внимание ученых. Новое исследование, опубликованное в архиве препринтов arXiv, показывает, как джеты — мощные струи плазмы, выбрасываемые черными дырами, — модифицируют эту аккрецию на масштабах до нескольких тысяч световых лет.
В работе использовались гидродинамические симуляции аккреции на черную дыру в условиях типичной группы галактик. Модели различались только интенсивностью турбулентности в окружающем газе. Ученые отслеживали историю аккреции, светимость в единицах Эддингтона, спектры мощности и потоки массы в разных фазах газа.
Результаты показали, что после начала конденсации холодного газа аккреция переходит от бондиевской (теоретически предсказанной) к сверхбондиевской, но при этом остается на низком уровне Эддингтона и доминируется механической энергией джетов. В зависимости от силы турбулентности реализуются разные режимы: «штормовой» с бурными вспышками конденсации и пульсирующим питанием, «облачный» с затяжным присутствием холодного газа, но слабой связью с черной дырой, и «дождливый» с компактным центральным резервуаром.
Джеты выкапывают горячий канал, в котором конденсация подавлена, и холодный газ образуется в основном вне конуса джета, на границе с окружающей средой. Аккреция контролируется не только производством холодного газа, но и его транспортом на промежуточных масштабах.
Авторы подчеркивают, что для понимания того, какой холодный газ действительно питает черную дыру, а какой лишь присутствует в галактике, необходимы комбинированные диагностики: проекционные k-диаграммы и профили отношения времени охлаждения ко времени турбулентного перемешивания (C-ratio). Это позволит более точно интерпретировать наблюдения реальных галактик и групп.
Исследование опубликовано в виде препринта в архиве arXiv и пока не прошло рецензирование, но уже привлекло внимание астрофизиков. Работа выполнена в рамках проекта BlackHoleWeather, изучающего погодные условия вблизи сверхмассивных черных дыр.
