Астрономія
Астрономія

Освітлення пилу навколо активних ядер галактик дозволить виміряти відстань до них

NASA / JPL-Caltech

NASA / JPL-Caltech

У новому дослідженні астрономи використали техніку, яка називається відображенням реверберації пилу, щоб виміряти світність дисків навколо активних ядер 587 галактик. Цей підхід можна використовувати для того, щоб дізнатися відстань між Землею та цими далекими галактиками, переконані автори статті у журналі Astrophysical Journal.

Що таке реверберація пилу?

Вважається, що в центрі майже кожної галактики розташовується надмасивна чорна діра. В активних ядрах галактик спостерігаються високоенергетичні процеси, які пов’язані з центральною чорною дірою. У таких ядрах чорну діру оточує диск гарячої плазми, який називається акреційним диском. Коли диск стає яскравішим, він випускає короткі спалахи видимого світла. Це світло віддаляється від диска та потрапляє у структуру в формі тора, що складається з пилу. Така структура знаходиться навколо більшості надмасивних чорних дір. Коли спалах світла з акреційного диска досягає внутрішньої стінки пилового тора, світло поглинається, змушуючи пил нагріватися і випускати інфрачервоне світло. Таким чином, спостерігач побачить спочатку видиме світло, а пізніше зафіксує інфрачервоне світло. Тобто, освітлення пилу є безпосередньою реакцією, своєрідним "відлунням" тих змін, що відбуваються у диску.

Як це явище можна використати?

Відстань від акреційного диска до внутрішньої сторони пилового тора може займати мільярди кілометрів. Світлу знадобляться місяці чи роки, щоб подолати її. Якщо астрономи можуть спостерігати як початковий спалах видимого світла на акреційному диску, так і подальше інфрачервоне освітлення в пиловому торі, це дозволить виміряти час проходження світла між цими двома структурами, а отже, і відстань між диском і тором.

Вчені можуть використовувати ці дані для обчислення світності диска і, теоретично, його відстані від Землі. Температура в тій частині диска, яка розташована найближче до надмасивної чорної діри, може досягати десятків тисяч градусів. На відстані від чорної діри температура поступово знижується. Пил утворюється, коли температура опускається приблизно до 1200 градусів за Цельсієм. Чим більше енергії випромінює диск, тим далі від нього утворюється пил. Отже, вимірювання відстані між акреційним диском та пиловим тором також дозволяє обчислити енергію диска, яка прямо пропорційна його світності. Знаючи світність об’єкта, можна виміряти й відстань до нього.

Яке дослідження провели вчені?

Оскільки на проходження простору між диском та тором світлу може знадобитися довгий час, астрономам потрібні дані, що охоплюють десятиліття. Нове дослідження спирається на майже два десятиліття спостережень у видимому світлі акреційних дисків чорних дір, знятих кількома наземними телескопами. Інфрачервоне світло, що випромінюється пилом, астрономи вивчали за допомогою орбітального телескопа NEOWISE, що раніше називався WISE. У дослідженні використовували 14 оглядів неба, зібраних апаратом між 2010 і 2019 роками. Дослідження підтверджує, що таку техніку можна застосовувати незалежно від змінних, як-от розмір чорної діри, який може суттєво відрізнятися у різних галактиках.

Втім, потрібно краще вивчити структуру внутрішніх областей пилового тору, що оточує чорну діру. Ця структура може впливати на конкретні довжини хвиль інфрачервоного світла, яке випромінює пил.