Галактика NGC 4151 — Око Саурона

NGC 4151 (также известная как Око Саурона) — спиральная галактика с перемычкой (тип SBa) в созвездии Гончих Псов. Она расположена в 15,8 мегапарсеках (52 миллиона световых лет) от Земли.  Это одна из ближайших к нам галактик, в которой находится активно растущая сверхмассивная черная дыра. Черная дыра имеет массу порядка от 2,5 до 30 миллионов солнечных масс. Возможно, что ядро NGC 4151 может содержать двойную черную дыру с массой одной из них около 40 миллионов, а другой около 10 миллионов солнечных масс. Они вращающуюся вокруг друг-друга с периодом 15,8 года.

Из-за этой близости чёрных дыр — это один из лучших шансов изучить взаимодействие между активной сверхмассивной черной дырой и окружающим газом ее галактики. Считается, что такое взаимодействие играет ключевую роль в росте сверхмассивных черных дыр и их галактик. Если рентгеновское излучение в NGC 4151 происходит от горячего газа, нагретого оттоком из центральной черной дыры, это будет убедительным доказательством обратной связи от активных черных дыр к окружающему газу в масштабах галактики. 

История обнаружения Галактики NGC 4151

Галактика была впервые упомянута Уильямом Гершелем 17 марта 1787 года и это была одна из шести галактик Сейферта. В Новом общем каталоге она обозначается как NGC 4151. Это список объектов глубокого космоса, который был составлен Джоном Луисом Эмилем Дрейером в 1888 году в обновлении более раннего каталога Джона Гершеля.

Особенности галактики «Око Саурона»

Радиальная скорость, то есть скорость, с которой объект удаляется или приближается к Солнцу, составляет 976 км/с. Когда значение отрицательное, то объект глубокого космоса и Солнце приближаются друг к другу, аналогично, положительное число означает, что два объекта удаляются. В нашем случает «Око Саурона» стремительно удаляется от нас.

Диаметр NGC 4151 оценивается в 58 040,39 световых лет. Если говорить об этом в контексте, то галактика Млечный Путь, то есть галактика, в которой мы сейчас живем, имеет в поперечнике около 100 000 световых лет. Поэтому NGC 4151 меньше нашей родной галактики почти в 2 раза.

Астрономы также использовали NGC 4151 для проверки другого метода измерения сверхмассивных черных дыр, известного как реверберационное картирование. Метод сравнивает спектры газа в большом ярком аккреционном диске вокруг черной дыры с более тонкими облаками газа на больших расстояниях от черной дыры. Аккреционный диск настолько яркий, что его излучение заставляет светиться более отдаленные газовые облака. Сравнение двух спектров может выявить массу центральной черной дыры. В этом случае метод близко соответствует массе, определенной другими способами.

NGC 4151 считается хорошей лабораторией, потому что это один из ближайших примеров галактики Сейферта, которая имеет яркое ядро и газ, вращающийся вокруг ядра на высоких скоростях. Этот газ производит ветры и излучение, которые взаимодействуют с окружающей галактикой. Поскольку NGC 4151 находится так близко, это дает астрономам хороший шанс изучить это взаимодействие, известное как обратная связь.

Ведущая идея гласит, что существует тесная корреляция между массой центральной черной дыры галактики и массой «выпуклости» звезд вокруг нее. Согласно этой идее, по мере того, как галактика обретает форму, черная дыра в ее центре растет, втягивая огромные облака газа и пыли. Когда эти облака движутся к черной дыре, они накапливаются, фрагментируясь в сгустки, которые рождают новые звезды. Таким образом, черная дыра помогает рождать звезды галактики.

По мере того, как черная дыра становится больше, она окружает себя все большим и большим аккреционным диском. Из-за этого диск становится больше, он нагревается, поэтому он производит интенсивное излучение, которое отталкивает часть газа и пыли вокруг него. Это останавливает процесс звездообразования, регулируя количество звезд в центральной выпуклости галактики.

Массивные шлейфы горячего газа, несущие достаточно материала, чтобы сделать две звезды такими же массивными, как Солнце в течении одного года. Однако такого не происходит, так как материал на большой скорости выбрасывается из окрестностей чёрной дыры. Один из таких потоков замедляется, когда врезается в облака холодного угарного газа на окраине выпуклости галактики.

Кроме того, вокруг ядра галактики есть кольцо, которое производит огромное количество рентгеновских лучей. Астрономы предложили два объяснения кольца, оба из которых связаны с «оттоками» из аккреционного диска вокруг черной дыры.

В первом сценарии говорится, что аккреционный диск стал настолько горячим, что лишил электроны атомов в окружающих газовых облаках. Когда электроны соединялись с другими атомами, они испускали рентгеновские лучи.

Второй сценарий гласит, что рентгеновские лучи были получены, когда аккреционный диск стал настолько горячим, что он произвел «ветры» заряженных частиц, которые дули в окружающие газовые облака. Если этот сценарий верен, это будет хорошим примером обратной связи, в которой черная дыра изменяет окружающую среду вокруг нее.

Астрономы продолжают изучать эту космическую лабораторию, чтобы узнать больше о связи между черными дырами и окружающими их галактиками.