Галактики гораздо больше, чем кажутся. Их звёздная масса погружена в чрезвычайно разреженное газовое облако из атомарного водорода, простирающееся на сотни килопарсек. В этом гало сосредоточено примерно 70 процентов их видимой массы. Учёные впервые представили спектр внутренней области окологалактической среды одной из близких к нам галактик.
Газовое гало / © Cristy Roberts ANU/ASTRO 3D.
Окологалактическую среду открыли и до сих пор изучали с помощью линий поглощения в спектрах квазаров. Этим методом установили примерный состав газа. Однако прямые наблюдения за структурой окраинной оболочки отсутствовали.
Особенно интересна граница с галактическим диском, на которой происходит обмен газовым веществом. В журнале Nature Astronomy опубликованы первые данные о наблюдении за этой областью на примере галактики IRAS 08339+6517 (далее IRAS08). Авторам из Австралии, Великобритании и США удалось заглянуть на 30 килопарсек вглубь окологалактической среды и, используя новый чувствительный метод получения спектра, сделать выводы о том, что там происходит.
Спиральная галактика IRAS08 расположена в 270 миллионов световых лет от нас (расстояние по светимости — 83 мегапарсек). Почти весь её звёздный свет исходит из диска радиусом примерно 2,4 килопарсека, то есть она довольно компактная. Для своих размеров и звёздной массы галактика проявляет ряд экстремальных свойств, что указывает на активное звёздообразование в ней.
Пространственное распределение ионизированного газа в окологалактической среде. Голубая рамка — поле зрения спектрографа, белые линии — контуры области H I, наполненной атомарным водородом / © Nikole M. Nielsen et al., 2024.
Учёные проследили за газовым гало, насколько позволяла техника, и отметили, где физические характеристики среды изменились.
«Мы увидели, где заканчивается воздействие галактики, область перехода, где она сливается со своим окружением и соединяется с обширной космической паутиной и другими галактиками. Обычно эти границы очень размыты, но в этом случае мы их нашли», — отметила в пресс-релизе первый автор работы Николь Нильсен из Технологического университета Суинберна (Австралия), ASTRO 3D и Университета штата Оклахома в США.
Учёные установили, что ионизированный газ внутри окологалактической среды отличается от того, что наблюдается в пределах галактического диска. Хотя температура там 104 кельвин, это считается относительно прохладными областями в сравнении с основной массой газового гало (106 кельвин).
«Там газ разогревается иначе, чем внутри галактики, вероятно, за счёт диффузного излучения объединённых галактик во Вселенной. Свой вклад вносят, возможно, ударные волны», — добавила Нильсен.
Для наблюдения использовали Keck Cosmic Web Imager (KCWI), спектрограф интегрального поля, установленный на телескопе Keck II на Гавайях. Это один из самых чувствительных инструментов в своём классе. Работа требовала очень тёмного неба, которое возможно только в Обсерватории Кека на Мануа-Кеа.
По словам соавтора статьи Глен Каспржак, KCWI позволил выйти на новый уровень в исследованиях разреженной газовой среды вокруг галактик. Вместо того чтобы получать единственный спектр от галактики, учёные теперь могут анализировать тысячи спектров одновременно на одном снимке KCWI. Так удалось впервые получить снимок газового гало галактики.
Исследование помогло приблизиться к ответам на основополагающие вопросы астрономии. Как возникают галактики? Откуда берётся газ? Что с ним происходит, куда он девается?
«Окологалактическая среда играет большую роль в круговороте этого газа. Если мы сможем понять, как выглядит газовое гало вокруг галактик на разной стадии звёздообразования, то увидим, как они взаимодействуют и запускают процессы изменения друг друга», — пояснила Нельсен.
По мнению авторов новой научной работы, вполне возможно, наш Млечный Путь уже пересекается и взаимодействует со своей соседкой — Туманностью Андромеды.
По материалам: https://naked-science.ru/artic...
В.К. А теперь давайте посмотрим на пространственное распределение ионизированного газа в окологалактической среде. Мы наблюдаем его явную анизотропию причём, с неким, скажем так, центром в области, которую условно обозначим 21.4.
А теперь обратимся к другому материалу, не вступающем в противоречие с выше изложенным, за исключением модели в попытке что-то там объяснить. Но об этом позже.
Микроквазар SS433 выбрасывает анизотропный ветер с ударными волнами.
Новая модель, предложенная астрофизиками ИКИ РАН и их коллегами из ФТИ им. А. Ф. Иоффе, объясняет возможный механизм формирования гигантской туманности W50 размером в десятки парсек, внутри которой находится один из известнейших рентгеновских объектов нашей Галактики — микроквазар SS433.
Схематическое изображение двойной системы, состоящей из массивной звезды и компактного объекта (предположительно чёрной дыры), окружённого аккреционным диском.
К настоящему времени известны миллионы рентгеновских источников на всем небе. Названия нескольких десятков из них знают практически все астрономы и астрофизики. Среди них — микроквазар SS433 в нашей Галактике, уникальный объект во всех диапазонах электромагнитного спектра от радиоволн до фотонов сверхвысоких энергий.
SS433 — чёрная дыра в массивной двойной системе. Темп аккреции на эту чёрную дыру со звезды-компаньона в сотни раз превышает критическое значение, известное как предел Эддингтона. Это означает, что давление излучения при таком темпе становится настолько большим, что может отбрасывать вещество и формировать мощный «ветер» аккреционного диска. Таким образом, чёрная дыра не только «забирает» вещество компаньона, но и «разбрасывает» его.
В новой модели, предложенной сотрудниками отдела астрофизики высоких энергий ИКИ РАН и их коллегами из Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе, обсуждается, как воздействие такого ветра на окружающую межзвёздную среду может приводить к формированию гигантской радиотуманности W50 размером в десятки парсек, которая окружает SS433 и видна в радиодиапазоне. Статья с результатами работы опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics и доступна онлайн.
С конца 70-х годов прошлого века известно, что микроквазар SS433 выбрасывает узкие струи вещества, скорость движения которых составляет примерно четверть от скорости света, а направление строго периодически меняется во времени, подобно прецессирующему волчку. Несмотря на то что такая картина была предсказана и рассмотрена в пионерских работах по теории аккреции (Шакура и Сюняев, 1973), а с момента открытия исследованию этого источника посвящено несколько тысяч работ, до сих пор нет общепринятых ответов на многочисленные вопросы о структуре сверхэддингтоновского потока вещества на чёрную дыру и механизме запуска узких струй.
Радиотуманность W50 — «Туманность ламантина». Изображение: NRAO/AUI/NSF, K. Golap, M. Goss.
Также оставался открытым вопрос о том, как образовалась радиотуманность W50, которая окружает SS433. Её форма, напоминающая упитанного «водного животного», сделала популярным другое название — «Туманность ламантина».
Формированию тесной двойной системы «массивная звезда + чёрная дыра» предшествует взрыв сверхновой звезды, после которого и возникает чёрная дыра. Обычно считается, что именно разлетающаяся оболочка сверхновой создала квазисферическую часть туманности («туловище ламантина»). Что касается вытянутых частей W50 («головы» и «хвоста»), то общепринятой модели нет. Часто предполагается, что определённую роль играют те самые узкие прецессирующие субрелятивистские струи вещества, но бесспорных следов их торможения и интенсивного взаимодействия с окружающей средой до сих пор не обнаружено.
Совсем другое объяснение предложено в недавней работе астрофизиков ИКИ и ФТИ им. Иоффе. При гигантском темпе аккреции на чёрную дыру большая часть вещества должна быть выброшена давлением излучения, формируя мощный ветер со скоростью в тысячи и десятки тысяч километров в секунду.
Чтобы не было путаницы, поясним, что «знаменитые» и хорошо видимые джеты — очень узкие струи. А звёздный ветер сформирован гораздо более широкими потоками, которые переносят сравнимую или большую энергию, чем узкие струи, и это ключевой момент в новой модели.
В работе сделано предположение, что этот ветер анизотропен, то есть не одинаков в разных направлениях, и вся туманность W50 создана именно таким профилированным ветром, а узкие субрелятивистские струи не оказывают большого влияют на формирование туманности.
Плотность потока кинетической энергии в новой модели ветре выше в направлении, перпендикулярном плоскости аккреционного диска, и почти одинакова в других направлениях. Это объясняет форму туманности — в направлениях, где мощность ветра выше, туманность имеет более вытянутую форму.
Это предположение позволяет объяснить и загадочные структуры внутри туманности, наблюдаемые на высоких энергиях, начиная от кило- и заканчивая тераэлектронвольтами. Они, вероятно, возникают в результате взаимодействия потоков/струй в самом анизотропном ветре. Более того, магнитогидродинамическая структура анизотропного ветра указывает на возможность эффективного ускорения релятивистских протонов космических лучей с петаэлектронвольтными энергиями.
Модель формирования туманности W50 под действием анизотропного ветра сверхкритического аккретора SS433. Фокусировка осевого потока происходит за счёт давления квазиизотропной компоненты ветра, обладающей очень малой плотностью, но высокой температурой после прохождения ударной волны остановки. Изображение из статьи E.M. Churazov, I. Khabibullin, A.M. Bykov, “Minimalist model of the W50/SS433 extended X-ray jet: Anisotropic wind with recollimation shocks” A&A, Volume 688, August 2024 DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202449343.
То, как ведут себя струи вещества при взаимодействии с окружающей средой, хорошо известно. В астрофизических условиях такие струи (джеты) возникают вблизи сверхмассивных черных дыр, а также черных дыр звёздных масс. Когда плотность вещества в струях становится много меньше плотности окружающего газа, возникают ударные волны, которые могут фокусировать эти струи и позволять им распространяться на большие расстояния.
В случае SS433 изотропная часть ветра играет роль «окружающей среды» для более коллимированной части ветра. Она фокусирует и разогревает осевую часть ветра, оставаясь невидимой для наблюдателя. В результате на большом расстоянии от компактного источника «из ниоткуда» возникает яркая в рентгеновском и гамма-диапазоне структура.
Если экстраполировать эту модель на другие источники, в которых реализуется режим очень быстрой аккреции на компактный объект, то можно ожидать, что и в них естественным образом могут возникать условия, чтобы эффективно ускорять частицы в анизотропном ветре. В результате заметная доля выделяемой аккреционной энергии конвертируется в космические лучи, а также запасается в горячем многофазном коконе внутри туманности. Полное энерговыделение на этом этапе жизни источника оказывается больше, чем энергия взрыва «родительской» сверхновой.
Похожая ситуация может иметь место для быстрорастущих массивных черных дырах на заре Вселенной, галактиках с экстремальной активностью ядра и темпом звёздообразования в эпоху «Космического Полудня» (когда возраст Вселенной составлял всего 2–3 миллиарда лет), или в наиболее экстремальных ультраярких рентгеновских источниках в современных галактиках.
Источник: https://ab-news.ru/mikrokvazar...
В.К. Для начала, что такое микроквазар? Или это квазар, или это нечто совсем другое.
Сама публикация несколько мутная в том плане, что если, как указано, это объект нашей галактики, то он не может быть квазаром. Если же это всё же квазар, то этот объект не принадлежит нашей галактике.
Что же касается излучения, на основе чего, по всей видимости, его и назвали микроквазаром, при этом, не указав массовых характеристик объекта, но указав, что якобы наблюдается аккреционный диск, на основании чего делается вывод, что это чёрная дыра звёздной массы. Однако этот якобы аккреционный диск может быть протопланетным диском в результате взрыва сверхновой, взаимодействующей с другим объектом приблизительно такой же массы, на что и указывает анизотропия рассеянного вещества и его поглощение другим объектом.
Говоря другими словами, предложенная модель и наворочанные вокруг неё словеса, вообще ничего не объясняют. Однако, само наблюдение свидетельствует о том, что при взаимодействии объектов даже звёздной массы, создаётся поле причин и определяющее пространство отношений взаимодействующих объектов. Я ранее писал об этом, описывая взаимодействие чёрных дыр с учётом того, что чёрные дыры - это всё-таки иные объекты чем звёзды, поэтому и поле причин, формирующее пространство отношений, совсем иное.
Оценили 3 человека
2 кармы