Введение
Квазары, невероятно яркие активные галактические ядра, представляют собой одни из самых интригующих объектов в астрономии. Их яркость и изменчивость делают их идеальными кандидатами для изучения структуры материи, окружающей черные дыры. Недавние исследования позволили ученым углубиться в структуру пыли в таких объектах, используя многоволновые наблюдения.
Исследование многочастотной изменчивости
Команда исследователей, возглавляемая профессором Чжэнем Чжэньей из Шанхайской астрономической обсерватории, провела анализ изменчивости квазаров с использованием оптических и среднеинфракрасных данных. Эти наблюдения предоставляют уникальную возможность изучить структуру пыли в центральной области квазаров, а также раскрыть важные характеристики, такие как масштаб и распределение этой пыли.
Выбор и анализ переменных квазаров
Ученые использовали каталог из миллиона квазаров, разработанный командой профессора У Сюэбинга из Пекинского университета, и выбрали четыре квазара с высокой изменчивостью в ближнем инфракрасном диапазоне (Ks-диапазон). Эти квазары были выявлены в ходе временного исследования VVV/VVVX, проводимого с использованием видимого и инфракрасного телескопа для астрономии (VISTA).
Квазары характеризуются ярким точечным изображением и значительными изменениями яркости, что позволяет применять метод реверберационного картирования для отслеживания распространения центрального излучения и выявления структуры материи вблизи черных дыр. Сочетание реверберационного картирования с наблюдениями в оптическом, ближнем инфракрасном и среднеинфракрасном диапазонах позволяет получить более полное представление о таких объектах.
Результаты исследования
С применением данных наблюдений NIR из исследования VVV/VVVX, команда провела анализ временных задержек для трех высоко изменчивых квазаров, охватывающих различные диапазоны: оптический (Pan-STARRS, ZTF), ближний инфракрасный (VISTA-VVV/VVVX) и средний инфракрасный (WISE).
На основе измеренных временных задержек и типичных температур сублимации частиц пыли, исследователи использовали теоретические формулы для оценки относительного размера графитовых и силикатных частиц в пылевом торе. Выяснилось, что соотношение размеров графитовых к силикатным частицам составляет примерно 0.4, что указывает на доминирование меньших графитовых частиц в ближнем инфракрасном диапазоне и больших силикатных частиц в среднем инфракрасном.
Анализ квазара VVV J1845-2426
Команда провела детальный анализ наиболее яркого квазара в выборке — VVV J1845-2426. С использованием спектроскопических данных, полученных с 2.4-метрового оптического телескопа в Лицзяне, ученые определили красное смещение этого квазара на уровне примерно z = 0.25 и массу центральной черной дыры, равную log10(MBH/Msun) = 8.6±0.1. Также в ходе многодиапазонного подбора спектральной энергетической распределения (SED) были выявлены признаки наличия полярной пыли в этом источнике.
Значение и перспективы исследований
Первый автор исследования Лонг Лин отметил: «Анализируя многочастотную изменчивость активных галактических ядер, данное исследование успешно уловило ‘эхо’ пыли, реагирующей на центральное излучение в различных диапазонах, и оценило размерное соотношение двух основных компонентов в пылевом торе. Эти результаты имеют важное значение для понимания распределения и физических свойств пыли вокруг активных галактических ядер.»
Несмотря на быстрые темпы развития астрономии временных диапазонов, комплексные исследования, охватывающие оптические, ближние инфракрасные и средние инфракрасные диапазоны, все еще остаются относительно редкими. Это приводит к ограниченному количеству образцов для таких исследований. Для преодоления этого ограничения необходимо систематически интегрировать многодиапазонные наблюдательные данные для выявления большего числа активных галактических ядер с сильной изменчивостью в нескольких диапазонах, что значительно расширит базу данных для реверберационного картирования.
Профессор Чжэн Чжэнь добавил: «С оптимизмом смотрим на то, что с началом научных операций обсерватории Веры С. Рубина и космического телескопа SPHEREx появятся новые возможности для исследований реверберационного картирования пыли в активных галактических ядрах.»
Заключение
Исследование структуры пыли в квазарах открывает новые горизонты в понимании активных галактических ядер. Благодаря многочастотному анализу изменчивости, ученые получают возможность глубже понять физические процессы, происходящие вблизи черных дыр, и выявить ключевые характеристики материи, окружающей эти загадочные объекты. В будущем, с использованием новых технологий и методов наблюдения, можно ожидать еще более значимых открытий в этой захватывающей области астрономии.
