Группа учёных из Юньнаньской обсерватории Китайской академии наук опубликовала новое исследование, посвящённое изучению внутренних и внешних областей широких линий (BLR) в активных галактических ядрах (АГЯ).

Области широких линий играют ключевую роль в структуре АГЯ. Они представляют собой облака газа, быстро движущиеся под влиянием сверхмассивной чёрной дыры. Это движение создаёт широкие эмиссионные линии за счёт эффекта Доплера. Понимание геометрии и кинематики BLR крайне важно для изучения окружения чёрных дыр и измерения их масс.

До сих пор большинство исследований фокусировалось на анализе одной эмиссионной линии для эхо-картирования, что ограничивало понимание распределения газа и динамики в BLR. Чтобы преодолеть это ограничение, китайские астрономы разработали новый метод, использующий несколько эмиссионных линий для наблюдений методом эхо-картирования. Они применили этот подход к двум переменным АГЯ: KUG 1141+371 и UGC 3374.

Результаты исследования выявили значительную радиальную ионизационную стратификацию и различное кинематическое поведение во внутренних и внешних областях BLR. Например, в KUG 1141+371 внутренняя BLR демонстрировала истекающее движение, тогда как внешняя BLR была вириализована [это означает, что газ в этой области находится в состоянии вириального равновесия, в таком состоянии кинетическая энергия газа уравновешена гравитационным потенциалом чёрной дыры]. В UGC 3374, напротив, наблюдалось втекающее движение во внешней BLR и вириализованная внутренняя BLR. Предположение о вириализации BLR важно, так как оно позволяет использовать ширину спектральных линий для оценки массы центральной чёрной дыры.

Учёные также обнаружили переход от «дыхания» (расширения и сжатия) к «анти-дыханию» (обратному движению) между внутренней и внешней BLR, что указывает на различные физические свойства этих областей. Для интерпретации полученных данных команда исследователей рассмотрела различные сценарии формирования BLR, включая роль радиационного давления, магнитно-управляемых ветров и приливного разрушения пылевых газовых облаков.

Наблюдаемая геометрическая и кинематическая стратификация помогает объяснить быстрые изменения в сигналах эхо-картирования с разрешением по скоростям, а также вариативность в оценках масс чёрных дыр, полученных из разных эмиссионных линий или светимостей.

Полученные результаты открывают новые перспективы в понимании процессов, происходящих в окрестностях сверхмассивных чёрных дыр, и могут привести к пересмотру существующих моделей активных галактических ядер.