Газовые потоки в области ядра спиральной галактики с перемычкой

Иногда большие количества газа направляются в центральные области галактики, что имеет весьма серьезные последствия. Газ запускает процессы звездообразования, а также может питать сверхмассивную черную дыру, превращая ее в активное ядро галактики. Считается, что сверхмассивные черные дыры в активных ядрах галактик фактически набирают большую часть своей массы именно в результате таких аккреционных событий.

Газовые потоки в области ядра спиральной галактики с перемычкой

Сделанный космическим телескопом «Хаббл» снимок спиральной галактики с перемычкой NGC 1300. © NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team; STScI / AURA

2

В конечном итоге внешнее давление от сверхновых, ударных волн и/или активности ядра галактики приводят к окончанию процесса притока. Считается, что механизм, способный вызвать такие мощные притоки, — это галактические слияния. Менее драматическая причина может возникать из-за потоков газа, созданных комбинацией галактического вращения и гравитационной нестабильности из-за наличия галактических перемычек. Галактические перемычки — это удлиненные структуры из звезд, которые наблюдаются в центрах многих спиральных галактик, включая и нашу галактику Млечный Путь.

Что происходит с втекающим газом, когда он попадает в область ядра, ученым пока не совсем понятно, потому что очень сильное затемнение вокруг ядер галактик затрудняет визуальные наблюдения. Поэтому астрономы должны полагаться на данные наблюдений в дальнем инфракрасном и субмиллиметровом диапазонах волн, которые способны проникать сквозь пыль. Но вот только наблюдения на более длинных волнах обычно не имеют необходимого высокого пространственного разрешения.

Инфракрасная спектроскопия — один из наиболее важных способов решения обеих проблем, потому что излучение не просто проникает сквозь пыль. Интенсивности и формы спектральных линий можно смоделировать так, чтобы вывести еще меньшие размеры и температуры, плотности и другие свойства излучающих областей.

Наблюдаемая галактика не показывает никаких признаков слияния в прошлом, а также не проявляет никаких признаков наличия активного галактического ядра. Но у нее имеется четкая и сложная структура центральной перемычки, а втекающий газ уже обнаруживался с помощью инфракрасной спектроскопии.

Астрономы наблюдали и моделировали 20 спектральных свойств водяного пара — достаточное количество диагностических линий, чтобы смоделировать комплексность излучающих областей. Для успешных результатов потребовалась модель ядра, состоящая из трех компонентов: теплая оболочка (около 50 градусов Кельвина) с радиусом около 450 световых лет и диск с радиусом 130 световых лет в качестве второго компонента. В свою очередь, в нем находится гораздо более теплое (около 100 градусов Кельвина) компактное ядро с радиусом около 40 световых лет.

Эти три компонента уже сами по себе испускают почти 70 процентов излучения галактики, образующегося вследствие процессов звездообразования, в результате которых образуются звезды с общей массой около 18 солнечных масс в год (в галактике Млечный Путь в среднем одна в год). Скорость роста массы в этом регионе примерно такая же, как и скорость звездообразования — около 18 солнечных масс в год.

В дополнение к этим выводам о центральной области, астрономы использовали свои наиболее подходящие результаты для успешного моделирования 17 других типов молекул (помимо воды), наблюдаемых в дальних инфракрасных спектрах, включая ионизированные молекулы и молекулы, содержащие углерод и азот.

Скомбинированные результаты, в частности чрезвычайно высокая частота ионизированных молекул, предполагают значительное присутствие ионизирующих космических лучей и проливают свет на химию сложной центральной зоны галактики.

Источник