Интересная близлежащая карликовая галактика с активным ядром

Международная команда астрономов провела оптические и спектроскопические наблюдения карликовой галактики NGC 4395, содержащей активное ядро (active galactic nucleus, AGN). Эти наблюдения позволили исследователям подробно рассмотреть это AGN и помогут глубже понять природу этого объекта. AGN представляют собой компактные области в центрах галактик, которые имеют более высокую светимость, по сравнению с окружающим их светом галактики. Их высокоэнергетическое излучение связано или с присутствием черной дыры, или со звездообразовательной активностью в центре галактики. AGN в местных карликовых галактиках дают прекрасную возможность изучать относительно небольшие сверхмассивные черные дыры (СМЧД). Проводя подробный анализ кинематики и морфологии ионизированного газа в таких карликовых галактиках, астрономы могут получить ценную информацию об эволюции таких небольших СМЧД. Расположенная на расстоянии примерно 14,3 миллиона световых лет, галактика NGC 4395, представляет собой пример близлежащей карликовой галактики с AGN. Она является перспективной целью для изучения природы AGN карликовых галактик, поскольку близость этой галактики позволяет хорошо рассмотреть при помощи телескопов ее ядро. Поэтому в новом исследовании группа астрономов под руководством Карины Брум (Carine Brum) из Федерального университета в Санта-Марии, Бразилия, провела оптические и ИК спектроскопические наблюдения внутренней области галактики NGC 4395. Для этой цели астрономы использовали спектрографы Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) и Gemini Near-infrared Integral Field Spectrograph (NIFS), расположенные в обсерватории Gemini North(«Джемини север»), Гавайи.

Эта наблюдательная кампания позволила исследователям оценить свойства ионизированного и молекулярного газа в галактике NGC 4395. В частности, исследователи наблюдали вытянутое облако, расположенное на расстоянии примерно в 78 световых годах от ядра.

Газ в этом облаке демонстрирует голубое смещение, соответствующее скорости примерно в 30 километров в секунду относительно окружающего материала. Согласно исследователям, это означает, что газ течет в сторону ядра с массовой скоростью порядка 0,00032 массы Солнца в год. Однако происхождение этого материала осталось неизвестным. Возможно, он представляет собой остатки газа галактики, которая вошла в состав галактики NGC 4395 в результате слияния, или газовое облако с низкой металличностью, считают авторы работы

Кроме того, команда Брум определила, что болометрическая светимость AGN галактики NGC 4395 составляет примерно 99 дуодециллионов эрг в секунду, а масса центральной СМЧД – порядка 250000 масс Солнца.

Низкая скорость звездообразования в центре Галактики объясняется турбулентностью

По сравнению с другими галактиками Вселенной Млечный путь представляет собой относительно «спокойное место». Во Вселенной существуют галактики, яркость которых превосходит яркость нашей галактики в тысячи раз, поскольку в Центральной молекулярной зоне (Central Molecular Zone, CMZ) таких галактик присутствует теплый газ. Нагрев этого газа осуществляется звездами, стремительно формирующимися в окрестностях сверхмассивной черной дыры (СМЧД) близ ядра галактики. В центре Млечного пути тоже лежит СМЧД, называемая Стрелец А*, а также имеются запасы газа для формирования новых звезд. Однако по некоторым причинам скорость звездообразования в CMZ нашей Галактики оказывается ниже среднего уровня. Для выяснения причин этого противоречия международная команда астрономов провела обширное и разностороннее изучение CMZ Млечного пути. Исследователи во главе с Дэниэлом Уолкером (Daniel Walker) из Объединенной обсерватории ALMA и Национальной астрономической обсерватории Японии изучили набор из 13 звездных ядер больших масс (50-2150 масс Солнца), находящихся в «пылевом гребне» CMZ. Эти ядра являются зародышами новых звезд. Согласно полученным командой результатам скорость звездообразования в CMZ оказалась примерно равна скорости звездообразования в диске Галактики, несмотря на то, что давление газа в CMZ на несколько порядков выше.

Для объяснения этих результатов исследователи предлагают использовать известную теорию, согласно которой скорость звездообразования в центре Галактики затруднена вследствие высокой степени турбулентности газовых потоков. Команда измерила спектральными методами скорости движения молекул формальдегида в газе вокруг исследуемых звезд и подтвердила, что скорость движения частиц газа, а следовательно, и степень турбулизации газовых потоков, в этой области очень высока. Высокая скорость частиц газа повышает его пороговую плотность, при которой начинается интенсивное звездообразование, считают Уолкер и его коллеги.

Открыты «новорожденные» звезды удивительно близко к центру Галактики

Радиообсерватория ALMA помогла открыть 11 новых звезд небольших масс, располагающихся в опасной близости – в пределах трех световых лет, или одного парсека – от сверхмассивной черной дыры (СМЧД) Млечного пути, известной астрономам как Стрелец А*. На этом расстоянии приливные силы, действующие со стороны СМЧД, должны иметь достаточно большую величину, чтобы разрывать облака из пыли и газа прежде, чем в них смогут сформироваться звезды. Обычно звезды формируются в относительно спокойных областях космического пространства, где материя имеет возможность конденсироваться под действием гравитации. В непосредственных окрестностях сверхмассивной черной дыры, напротив, условия, с точки зрения современных представлений, не благоприятствуют формированию звезд – особенно небольших звезд, размером с Солнце - поскольку здесь действуют мощные приливные силы, а также интенсивное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, идущее со стороны звезды. Однако результаты новых наблюдений, проведенных научной командой во главе с Фархадом Юзефом-Заде (Farhad Yusef-Zadeh) из Северо-Западного университета, США, при помощи обсерватории Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), расположенной на территории Чили, свидетельствуют о том, что в действительности даже в окрестностях СМЧД могут формироваться звезды.

Возраст этих вновь обнаруженных протозвезд составляет согласно оценкам команды Юзефа-Заде примерно 6 тысяч лет – буквально «мгновение ока» по астрономическим меркам. Прежде астрономы еще никогда не находили такие молодые светила в настолько неблагоприятных для формирования звезд условиях.

Идентификация этих протозвезд была проведена астрономами по классическим «двудольным коконам» из материала, окружающим новорожденные звезды. Эти космические «песочные часы» указывают на ранние стадии формирования звезд. Молекулы, такие как монооксид углерода (CO), в материале этих долей ярко светятся в миллиметровом диапазоне, в котором обсерватория ALMA способна проводить наблюдения с высокой точностью.