Geometria dysków akrecyjnych czarnych dziur

W jądrach większości galaktyk (także w Drodze Mlecznej) znajdują się supermasywne czarne dziury o masie milionów lub nawet miliardów mas Słońca. Torus pyłu i gazu krąży wokół czarnej dziury (przynajmniej według większości teorii) i emituje promieniowanie ultrafioletowe, gdy materia opadająca na czarną dziurę ogrzewa dysk do milionów stopni. Proces akrecji może także zasilać wyrzucanie dżetów szybko przemieszczających się cząstek. Takie aktywnie akreujące materię supermasywne czarne dziury w jądrach galaktyk nazywane są aktywnymi jądrami galaktycznymi (AGN).

Astronomowie, którzy modelują procesy fizyczne w jednym z tych potężnych dynam rozpoczynają od ruchu gazu i geometrii tego obszaru. Ruch gazu mierzy się wprost z linii emisyjnych gazu, zazwyczaj z linii wodoru w zakresie optycznym, które są wzbudzane przez promieniowanie ultrafioletowe. Natomiast w przypadku geometrii, proste obliczenia pozwalają na oszacowanie, że obszar gazu emitującego owe linie ma promień rzędu kilku tysięcy jednostek astronomicznych. Ponieważ większość AGNów znajduje się zbyt daleko, aby udało nam się zmierzyć tak niewielkie rozmiary, astronomowie muszą polegać na technice mapowania pogłosu. Promieniowanie z dysku akrecyjnego jest bardzo zmienne. Z uwagi na fakt, że trochę czasu zajmuje podróż promieniowania ultrafioletowego z dysku akrecyjnego w pobliżu czarnej dziury do gazu emitującego linie emisyjne, można dostrzec opóźnienie między zdarzeniem w kontinuum, a sygnałem w liniach emisyjnych wodoru.

Anna Pancoast, astronomka z Harvardu wraz z zespołem współpracowników przeanalizowała dane tego typu dla czterech AGNów, starając się poznać ich geometrię, a w szczególności objętości gorącego gazu – tak zwanego obszaru szerokich linii, ponieważ linie widmowe mają tutaj szerokości odpowiadające nawet trzem tysiącom kilometrów na sekundę. Naukowcy dowiedli, że geometrię gazu – przynajmniej w tych czterech AGNach – dobrze opisują grube dyski widziane niemal od góry, o średnim promieniu 1600-4000 AU skrywające czarne dziury o masie około 70 milionów mas Słońca.

Źródło: CfA