Возле чёрной дыры NGC 4151 найдено железо

Концепция этого художника показывает возможные местоположения железа, обнаруженные в рентгеновском спектре NGC 4151, полученном XRISM. Авторы и права: Conceptual Image Lab, NASA’s Goddard Space Flight Center.

NGC 4151 – спиральная галактика, находящаяся на расстоянии около 62 миллионов световых лет от нас в северном созвездии Гончих Псов.

Миссия XRISM – результат сотрудничества JAXA и НАСА при значительном участии ЕКА – стартовала из Космического центра Танегасима в Японии 6 сентября 2023 года. После начала научных операций в феврале 2024 года космический аппарат сосредоточился на сверхмассивной чёрной дыре в центре NGC 4151.

“Прибор XRISM Resolve запечатлел подробный спектр области вокруг чёрной дыры”, – сказал доктор Брайан Уильямс, исследователь из Центра космических полётов имени Годдарда НАСА.

Пики и провалы подобны химическим отпечаткам пальцев, которые могут сказать нам, какие элементы присутствуют, и дать подсказки о судьбе материи по мере её приближения к чёрной дыре.

Сверхмассивная чёрная дыра NGC 4151 содержит массу, более чем в 20 миллионов раз превышающую массу Солнца. Галактика также активна, а это значит, что её центр необычайно яркий и переменный. Газ и пыль, кружащиеся воколо чёрной дыры, образуют вокруг неё аккреционный диск и нагреваются под действием сил гравитации и трения. Часть материи на краю чёрной дыры образует двойные струи частиц, которые вылетают с каждой стороны диска почти со скоростью света. Аккреционный диск окружает пухлое облако материала в форме пончика, называемое тором.

“На самом деле, NGC 4151 – одна из самых близких известных активных галактик”, – сказал доктор Уильямс.

Другие миссии, в том числе рентгеновская обсерватория НАСА “Чандра” и космический телескоп “Хаббл” (НАСА / ЕКА), изучали её, чтобы узнать больше о взаимодействии между чёрными дырами и их окружением, что может рассказать учёным, как сверхмассивные чёрные дыры в галактических центрах растут с течением времени.

Галактика необычайно ярка в рентгеновских лучах, что сделало её идеальной ранней целью для XRISM. Спектр NGC 4151, полученный Resolve, демонстрирует резкий пик при энергии чуть ниже 6,5 кэВ – эмиссионную линию железа.

Астрономы полагают, что большая часть энергии активных галактик исходит от рентгеновских лучей, исходящих из горячих, вспыхивающих областей, близких к чёрной дыре. Рентгеновские лучи, отражающиеся от более холодного газа в диске, вызывают флуоресценцию железа, создавая специфический рентгеновский пик. Это позволяет им нарисовать лучшую картину как диска, так и областей извержения, находящихся гораздо ближе к чёрной дыре.

“Спектр также показывает несколько провалов около 7 кэВ”, – сказали астрономы.

Всё это излучение примерно в 2500 раз более энергично, чем свет, который мы можем видеть глазами. Железо – это лишь один элемент, который может обнаружить XRISM. Телескоп также может обнаружить серу, кальций, аргон и другие вещества, в зависимости от источника. Каждый из них рассказывает нам что-то своё о космических явлениях, разбросанных по рентгеновскому небу.