Странная "неизвестная структура" обнаружена вокруг ближайшего квазара

Ближайший к Млечному Пути квазар раскрывает свои секреты благодаря инновационной технике, разработанной японскими астрономами.

Новая техника изучения самых ярких объектов во Вселенной внесла коррективы в понимание учеными связи между активными черными дырами-монстрами и замедлением звездообразования.

Квазары - это сверхсветящиеся ядра галактик, которые содержат чрезвычайно активные сверхмассивные черные дыры. Интенсивное излучение квазара происходит от огромного количества горячего газа, образующего аккреционный диск вокруг жерла черной дыры. 

Используя Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую решетку в Чили (ALMA), исследователи нацелились на квазар 3C 273. На расстоянии 2,4 миллиарда световых лет от Земли 3C 273 является самым близким квазаром к Млечному Пути и первым квазаром, который когда-либо был идентифицирован. Однако блики света квазара затрудняют наблюдение за остальной частью его галактики-хозяина, особенно в радиодиапазоне, используемом ALMA. 

Для того чтобы увидеть яркие и слабые объекты на одном снимке, требуется свойство, известное как высокий динамический диапазон изображения. Обычная цифровая камера имеет динамический диапазон изображения в тысячи раз, в то время как у ALMA он составляет всего несколько сотен, что означает, что ALMA трудно выделить слабые детали на фоне более ярких объектов.

Поэтому исследовательская группа под руководством Шинья Комуги из Университета Когакуин в Японии применила новую технику, которую они называют "самокалибровкой". Хитрость заключается в том, чтобы уменьшить блики от квазара, используя сам 3C 273 для коррекции колебаний земной атмосферы, которые могут повлиять на обнаружение субмиллиметровых радиоволн ALMA. 

Этот метод приводит к увеличению контраста. ALMA наблюдала 3C 273 на частотах 93, 233 и 343 ГГц, и метод самокалибровки позволил получить динамические диапазоны изображений 85 000, 39 000 и 2 500 соответственно - самые высокие динамические диапазоны, которых когда-либо достигала ALMA.

Эта техника позволила обнаружить невиданные ранее подробности о галактике-хозяине 3C 273, включая то, что ученые назвали "неизвестной структурой" в заявлении об открытии.  Команда Комуги увидела слабую полосу радиоизлучения через галактику-хозяина, простирающуюся на десятки тысяч световых лет. Это радиоизлучение исходит от десятков миллиардов до сотен миллиардов солнечных масс водородного газа, который был ионизирован ультрафиолетовым и рентгеновским излучением квазара.

Астрономы подозревают, что существует связь между излучением активных сверхмассивных черных дыр и подавлением звездообразования в их галактиках-хозяевах. Излучение, изливающееся из аккреционного диска, действует как отрицательная обратная связь, нагревая молекулярный водородный газ так, что он больше не может образовывать звезды.

Однако, судя по всему, в галактике-хозяине 3C 273 осталось много холодного молекулярного водородного газа, и звездообразование продолжается. Таким образом, либо связь между обратной связью от квазара и прекращением звездообразования не так конкретна, как думали ученые, либо мы застаем 3C 273 и его галактику в короткий промежуток времени, прежде чем эффект обратной связи станет очевидным.

Сейчас команда Комуги ведет аналогичные наблюдения за другими квазарами, чтобы получить более широкое представление об этих процессах. 

"Применяя ту же методику к другим квазарам, мы рассчитываем понять, как галактика развивается благодаря взаимодействию с центральным ядром", - говорится в заявлении Комуги .

Слева - изображение квазара 3C 273, полученное космическим телескопом Хаббла, на котором видна релятивистская струя частиц, выброшенных из окрестностей черной дыры. Справа - снимок ALMA, показывающий, что слабое радиоизлучение (синий цвет) связано не со струей, а с ионизированным газом во вмещающей галактике.   

Исследование было опубликовано в журнале The Astrophysical Journal