XRISM обнаружил железо в аккреционном диске вокруг сверхмассивной черной дыры в NGC 4151.
NGC 4151 — спиральная галактика, расположенная на расстоянии около 62 миллионов световых лет от нас в северном созвездии Гончих Псов.
Концепция этого художника показывает возможные местоположения железа, обнаруженные в рентгеновском спектре XRISM NGC 4151. Источник изображения: Лаборатория концептуальных изображений, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА.
Миссия по рентгеновской визуализации и спектроскопии (XRISM) — результат сотрудничества Японского агентства аэрокосмических исследований и НАСА при значительном участии Европейского космического агентства — стартовала из Космического центра Танегасима в Японии 6 сентября 2023 года.
Начав научные исследования в феврале 2024 года, космический корабль сосредоточился на сверхмассивной черной дыре в центре NGC 4151.
«Прибор XRISM Resolve запечатлел детальный обзор региона, окружающего черную дыру», — сказал доктор Брайан Уильямс, исследователь из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.
«Пики и спады подобны химическим отпечаткам пальцев, которые могут сказать нам, какие элементы присутствуют, и дать подсказки о судьбе материи по мере ее приближения к черной дыре».
Сверхмассивная черная дыра в NGC 4151 имеет массу, более чем в 20 миллионов раз превышающую массу Солнца.
Галактика также активна, то есть ее центр необычайно яркий и переменчивый.
Газ и пыль, кружащиеся к черной дыре, образуют вокруг нее аккреционный диск и нагреваются силами гравитации и трения, создавая контраст.
Часть материи на краю черной дыры образует двойные струи частиц, которые взрываются с каждой стороны диска почти со скоростью света.
Аккреционный диск окружает пухлое облако материала в форме пончика, называемое тором.
Прибор XRISM Resolve захватил данные из центра NGC 4151. Полученный спектр показывает присутствие железа с пиками около 6,5 кэВ и минимумами около 7 кэВ, света в тысячи раз более энергичного, чем то, что могут видеть наши глаза. Источник изображения: JAXA/NASA/XRISM Resolve/CXC/CfA/Wang et al. / Коллекция телескопа Исаака Ньютона, Ла-Пальма / Телескоп Якобуса Каптейна / NSF / NRAO / VLA.
«Фактически, NGC 4151 — одна из самых близких известных активных галактик», — заявил доктор Уильямс и его коллеги.
«Другие миссии, в том числе «Чандра» НАСА над космическими галактиками.
«Галактика необычайно ярка в рентгеновских лучах, что сделало ее идеальной ранней целью для XRISM».
«Спектр Resolve NGC 4151 демонстрирует резкий пик при энергиях чуть ниже 6,5 кэВ, линию излучения железа».
Астрономы полагают, что большая часть энергии активных галактик исходит от рентгеновских лучей, которые возникают в горячих светящихся областях вблизи черной дыры.
Рентгеновские лучи, отражающиеся от холодного газа в диске, заставляют находящееся там железо флуоресцировать, создавая специфический рентгеновский пик.
Это позволяет им нарисовать лучшую картину как диска, так и взорвавшихся областей, ближайших к черной дыре.
«Спектр также показывает несколько провалов около 7 кэВ», — сказали астрономы.
«Железо в торе также вызвало эти провалы, хотя рентгеновские лучи поглощаются, а не испускаются, потому что материал там намного холоднее, чем в диске».
«Все это излучение примерно в 2500 раз сильнее света, который мы можем видеть глазами».
«Железо — это лишь один элемент, который может обнаружить XRISM. Телескоп также может обнаруживать серу, кальций, аргон и другие элементы, в зависимости от источника.
«Каждый из них рассказывает нам что-то свое о космических явлениях, распространяющихся по рентгеновскому небу».