Исследование российских ученых: как изменяются джеты активных ядер галактик

Российские астрофизики провели крупнейший за последние десятилетия анализ эволюции релятивистских джетов — мощных потоков плазмы, выбрасываемых из активных ядер галактик. Исследование охватило 317 объектов и позволило выявить механизмы, определяющие переменность их направлений. Результаты работы опубликованы в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Что такое релятивистские джеты?
Джеты — это струи заряженных частиц, движущиеся с околосветовыми скоростями. Они возникают вблизи сверхмассивных черных дыр и испускают излучение в широком диапазоне электромагнитного спектра. Эти структуры могут простираться на тысячи световых лет и играть ключевую роль в эволюции галактик.

Сами черные дыры не излучают свет, но окружающий их аккреционный диск и выбрасываемый джет делают активные ядра галактик одними из самых ярких объектов во Вселенной. Интересно, что джеты всегда образуются парами — один направлен в нашу сторону и становится видимым за счет эффекта доплеровского усиления, а второй (контр-джет) остается практически невидимым.

Почему меняется направление джетов?
Команда ученых из МФТИ и Крымской астрофизической обсерватории изучила изменения геометрии джетов, анализируя их поведение за последние 30 лет. Исследователи обнаружили, что у четверти наблюдаемых объектов направление джета значительно варьируется.

Главный вопрос, который пытались решить астрофизики: чем вызваны эти изменения? Возможные причины:

• Прецессия – колебания джета из-за наклона аккреционного диска к оси вращения черной дыры.
• Влияние второй черной дыры – в тесных двойных системах вторая черная дыра может гравитационно раскачивать джет.
• Плазменные нестабильности – флуктуации в самом потоке частиц.

Анализ показал, что в большинстве случаев изменение направления джета связано не с движением отдельных ярких компонентов внутри струи, а с вращением ее сопла. Более того, исследователи оценили период таких изменений: для 90% изученных объектов он составляет менее 1000 лет.

Как ученые исследовали джеты?
Астрофизики использовали данные радионаблюдений на частотах от 2 до 43 ГГц. Джеты изучались в различные моменты времени, что позволило проследить их эволюцию.

«В каком-то смысле джет можно сравнить с потоком воды из шланга: если сопло вращается, струя будет формировать спиралевидный узор. По характеру этой динамики мы можем оценить физические параметры активного ядра галактики», — объясняет Иван Костричкин, один из авторов исследования.

Такой подход позволяет получать информацию о сверхмассивных черных дырах, несмотря на невозможность наблюдать их напрямую.

Что дальше?
Результаты работы помогут лучше понять природу активных ядер галактик и механизм формирования джетов. В перспективе это может привести к более точным моделям эволюции галактик и их центральных черных дыр.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (РНФ, проект № 20-72-10078).

Источник: Ученые изучили эволюцию направлений джетов в активных галактиках — За науку