Астрономы получили новые доказательства того, что сверхмассивные черные дыры способны определять судьбу целых галактик. Их гигантские плазменные джеты нагревают окружающий газ, лишая галактики материала, необходимого для рождения новых звезд.
Международная группа ученых выяснила, каким образом сверхмассивные черные дыры могут останавливать образование новых звезд в своих галактиках. Исследование помогает объяснить одну из главных загадок современной астрофизики — почему многие галактики со временем практически перестают создавать новые звезды.
Большие галактики, включая Млечный Путь, окружены огромными запасами газа и пыли — так называемой окологалактической средой. Именно этот материал служит «строительным сырьем» для появления новых звезд.
До сих пор ученые не могли окончательно объяснить, почему со временем этот газ перестает охлаждаться и сгущаться настолько, чтобы из него формировались новые светила.
Новое исследование показывает, что ключевую роль в этом процессе играют сверхмассивные черные дыры, расположенные в центрах галактик.
Во время поглощения вещества они выбрасывают мощные плазменные джеты — узкие потоки высокоэнергетических частиц, которые простираются далеко за пределы центральной части галактики.
Исследователи установили, что эти джеты сталкиваются с окружающим газом, нагревают его и нарушают его структуру. В результате газ теряет способность эффективно охлаждаться и превращаться в материал для рождения новых звезд.
«Это прорывной результат, который помогает решить давнюю загадку того, как черные дыры влияют на галактики, их звезды и жизнь в том виде, в каком мы ее знаем», — заявила один из руководителей исследования Санчайита Бортакур из Университета штата Аризона.
Особенно удивительным ученые считают масштаб этого воздействия. Несмотря на колоссальную массу, сверхмассивные черные дыры по своим размерам ничтожны по сравнению с галактиками, содержащими сотни миллиардов звезд.
«Как нечто столь небольшое может оказывать настолько огромное энергетическое воздействие?» — отметила соавтор исследования Намрата Рой из Института Рамана.
Для работы ученые использовали данные проекта Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), в рамках которого наблюдаются сотни галактик, а также результаты радиообзора LOFAR Two-meter Sky Survey (LoTSS).
Наблюдения показали, что наиболее мощное воздействие джеты оказывают не в центре галактики, а на ее внешних границах, где они впервые сталкиваются с окружающей окологалактической средой. Именно там высвобождается максимальное количество энергии.
Исследователи обнаружили характерное свечение ионизированного газа вдоль траектории джетов, что стало прямым свидетельством их взаимодействия с окружающим веществом.
По мнению авторов работы, именно этот процесс постепенно лишает галактики запасов холодного газа, необходимого для формирования новых звезд. В результате звездообразование замедляется, а затем практически прекращается.
«Черная дыра невероятно мала по сравнению с галактикой, но ее влияние распространяется на сотни тысяч световых лет, достигая самых дальних окраин», — подчеркнула Намрата Рой.
Авторы считают, что полученные результаты открывают новые возможности для изучения того, как сверхмассивные черные дыры определяют эволюцию галактик на протяжении миллиардов лет.
Исследование опубликовано в научном журнале Astrophysical Journal Letters.
Оставить комментарий