Рядом с самым ярким квазаром разглядели невидимую структуру

Группа японских астрономов с помощью радиотелескопов ALMA впервые разглядела невидимую область слабого радиоизлучения, окружающую гигантскую галактику с квазаром 3C273. Подобные структуры указывают на присутствие сил, которые гасят процессы звездообразования в галактиках, имеющих массивный активный источник излучения в ядре. Об открытии сообщается в статье, опубликованной в The Astrophysical Journal.

Одна из нерешенных проблем астрофизики, касающаяся эволюции галактик, заключается в том, что неизвестно, какая часть энергии от квазара (квазизвездных объектов или КЗО) возвращается в родительскую галактику. Предполагается, что отрицательная обратная связь между квазаром и галактикой отвечает за подавление процессов звездообразования, что позволяет объяснить текущее количество звездообразующих галактик в ближайшей Вселенной. В то же время были обнаружены случаи, когда истечения от квазара, расположенного в ядре галактики, наоборот, способствуют появлению облаков молекулярного газа, из которого возникают новые звезды.

Квазар 3C273, наблюдаемый космическим телескопом Хаббла (слева). В правом нижнем углу видна высокоэнергетическая струя, испускаемая газом вокруг центральной черной дыры. Радиоизображение 3C273, полученное ALMA, показывает слабое и протяженное радиоизлучение (бело-голубой цвет) вокруг ядра (справа). Яркий центральный источник был убран из изображения. Та же струя, что и на изображении слева, выделена оранжевым цветом. . Изображение: Komugi et al., NASA / ESA Hubble Space Telescope

Другим сценарием «тушения» галактик является прямая ионизация газа под воздействием мощного излучения квазара. Астрономы обнаруживали в галактиках, содержащих квазары, гигантские эмиссионные области, которые могут протягиваться на десятки килопарсек. Однако по наличию таких областей трудно судить, сколько энергии от КЗО возвращается в межзвездную среду родительских галактик, поскольку оптическое излучение от ионизированного газа значительно поглощается пылью. Поэтому астрофизики ищут другой признак «тушения» — области тормозного теплового излучения, возникающего при замедлении заряженных частиц (ионов) в электрическом поле других заряженных частиц. Тепловое тормозное излучение обнаруживается на миллиметровых волнах (диапазон радиоволн с длиной волны от 10 до 1 миллиметра) и не затухает при прохождении через пылевые облака.

Тепловое радиоизлучение обычно невидимо в галактиках, имеющих квазар, из-за очень яркого излучения самого квазара и находящихся рядом с ним «радиолепестков». В новой работе астрономы провели наблюдения квазара 3C273 с красным смещением 0,158 (время путешествия света до Земли около двух миллиардов лет), который является самым ярким радиоисточником на небе, с помощью комплекса радиотелескопов ALMA. Им удалось получить непрерывные изображения на частотах 93, 233 и 343 гигагерц с очень большим динамическим диапазоном, то есть высоким контрастом между самыми яркими и самыми темными пикселями. На частоте 93 гигагерц динамический диапазон изображения достиг 85000, что стало рекордом ALMA. Для сравнения: коммерчески доступные цифровые камеры имеют динамический диапазон всего в несколько тысяч.

Астрономы обнаружили область слабого радиоизлучения, простирающегося на десятки тысяч световых лет вокруг ядра галактики. Исследователи склонны интерпретировать его как область теплового тормозного излучения газа, непосредственно ионизированного квазаром. По оценкам, не менее семи процентов излучения от 3C273 было потрачено на ионизацию атомарного водорода в галактике, а масса ионизированного газа оценивается в 10-100 миллиардов солнечных масс. Однако этого пока недостаточно, чтобы подавить все звездообразование в галактике.