|
Сверхмассивные черные дыры замедляют рост звезд
|
|
|
|
Интенсивное излучение, испускаемое активными сверхмассивными черными дырами, которые, как считается, находятся в центре большинства, если не всех, галактик, может замедлить рост звезд не только в их галактике—хозяине, но и в галактиках, удаленных от нас на миллионы световых лет, согласно исследованию, проведенному Йонгдой Чжу, научным сотрудником из Университета Калифорнии. Астрономический факультет Аризонского университета и обсерватория Стюарда.
|
|
|
|
"Традиционно люди думали, что, поскольку галактики расположены так далеко друг от друга, они эволюционируют в основном сами по себе", - сказал Чжу, первый автор статьи, опубликованной в Astrophysical Journal Letters. "Но мы обнаружили, что очень активная, сверхмассивная черная дыра в одной галактике может влиять на другие галактики на расстоянии миллионов световых лет, что позволяет предположить, что эволюция галактик может быть скорее коллективной работой".
|
|
|
|
Чжу называет эту идею "экосистемой галактики" и сравнивает ее с взаимосвязанными экологическими системами на Земле. "Активная сверхмассивная черная дыра подобна голодному хищнику, доминирующему в экосистеме", - сказал он. "Проще говоря, она поглощает материю и влияет на рост звезд в близлежащих галактиках".
|
|
|
|
С тех пор как они были впервые предсказаны в начале 1900-х годов, разрушительная и зловещая природа черных дыр завораживала не только ученых, но и общественность. Считающиеся самыми экстремальными объектами, обнаруженными во Вселенной, черные дыры обладают огромной массой и гравитацией, способными захватывать близлежащую материю и даже свет, если они подойдут слишком близко.
|
|
|
|
|
|
|
Небольшая группа объектов, включая центральную черную дыру Млечного Пути, известна как "сверхмассивные", их масса в миллионы, а иногда и в миллиарды раз превышает массу нашего Солнца.
|
|
|
|
Как следует из их названия, черные дыры сами по себе невидимы. Однако, когда сверхмассивные черные дыры активно поглощают окружающую материю, на снимках в телескоп они могут выглядеть как чрезвычайно яркие точки, иногда излучающие в сотни триллионов раз больше энергии, чем солнце.
|
|
|
|
Астрономы называют этих космических монстров квазарами — фазой в жизни черных дыр, когда газ и пыль образуют вращающийся диск, который высвобождает огромную энергию по мере своего закручивания внутрь, часто затмевая всю галактику-хозяина.
|
|
Разгадка тайны
|
|
|
|
Ранние наблюдения, проведенные космическим телескопом Джеймса Уэбба, показали, что в период зарождения Вселенной вокруг огромных квазаров было меньше галактик. Этот результат был неожиданным, поскольку крупные галактики обычно находятся в плотных скоплениях, а не изолированно.
|
|
|
|
"Мы были озадачены, - сказал Чжу, - неужели дорогой JWST сломался?" добавил он со смехом. "Тогда мы поняли, что галактики действительно могут быть там, но их трудно обнаружить, потому что их недавнее звездообразование было подавлено".
|
|
|
|
Осознание этого привело к новой смелой идее: могут ли эти очень яркие, сверхмассивные черные дыры влиять не только на свои собственные галактики, но и подавлять звездообразование в соседних галактиках?
|
|
|
|
Чтобы проверить эту идею, команда изучила один из самых ярких квазаров, когда-либо наблюдавшихся: J0100+2802, который питается от сверхмассивной черной дыры, масса которой примерно в 12 миллиардов раз превышает массу Солнца. Свет от этого квазара позволяет астрономам увидеть Вселенную, когда она еще даже не достигла своего 1-миллиардного возраста.
|
|
|
|
Команда ученых использовала JWST для измерения выбросов особого газа, называемого O III, ионизированной разновидности кислорода, который свидетельствует о совсем недавнем звездообразовании в галактиках. Более низкое содержание O III указывает на нарушение идеальных условий звездообразования в больших облаках холодного газа.
|
|
|
|
Команда ученых наблюдала четкое различие между галактиками в радиусе миллиона световых лет от мощного квазара: они демонстрировали более слабое излучение O III по сравнению с их ультрафиолетовым излучением, что согласуется с подавленным, совсем недавним звездообразованием.
|
|
|
|
"Известно, что черные дыры "съедают" много чего, но во время активного процесса поедания и в своей светящейся квазарной форме они также испускают очень сильное излучение", - сказал Чжу. "Интенсивное нагревание и радиация расщепляют молекулярный водород, из которого состоят обширные облака межзвездного газа, подавляя его способность накапливаться и превращаться в новые звезды".
|
|
|
|
Для формирования звезд требуются очень специфические условия, в том числе большие запасы холодного молекулярного водорода, который выступает в качестве исходного топлива для звездообразования.
|
|
|
|
Ученым уже было известно, что квазары, часто расположенные в центрах молодых, быстро растущих галактик, могут разрушать этот газ внутри своих собственных галактик-хозяев, останавливая местное звездообразование. Однако оставалось неясным, распространяется ли это разрушительное воздействие за пределы родной галактики квазара.
|
|
|
|
Используя JWST для наблюдения света от квазара, существовавшего более 13 миллиардов лет назад, команда обнаружила свидетельства подавленного роста звезд в гораздо большем масштабе.
|
|
|
|
"Впервые у нас есть доказательства того, что это излучение воздействует на Вселенную в межгалактическом масштабе, - сказал Чжу. - Квазары подавляют звезды не только в своих галактиках-хозяевах, но и в близлежащих галактиках в радиусе не менее миллиона световых лет".
|
|
|
|
По словам Чжу, это открытие было бы невозможно сделать с помощью любого другого телескопа.
|
|
|
|
Это объясняется тем, что к тому времени, когда свет от таких удаленных объектов, как квазар J0100+2802, достигает Земли, расширение Вселенной приводит к тому, что его длины волн распространяются далеко в инфракрасную область. Предыдущие телескопы не могли четко обнаружить эти слабые инфракрасные сигналы, что делает JWST уникальной возможностью для наблюдения явлений ранней Вселенной.
|
|
|
|
Наша галактика, Млечный Путь, вероятно, когда-то имела свой собственный квазар. Сегодня он неактивен, но исследователи задаются вопросом, как этот квазар повлиял на формирование нашей собственной галактики, а также других галактик в ее локальном окружении.
|
|
|
|
По словам Чжу, команда надеется проверить, распространено ли это явление во множестве полей квазаров, и лучше понять, как именно соседние квазары влияют на галактики и действуют ли другие, менее очевидные факторы.
|
|
|
|
"Понимание того, как галактики влияли друг на друга в ранней Вселенной, помогает нам лучше понять, как возникла наша собственная галактика", - сказал он.
|
|
|
|
"Теперь мы понимаем, что сверхмассивные черные дыры, возможно, сыграли гораздо большую роль в эволюции галактик, чем мы когда—то думали, действуя как космические хищники, влияя на рост звезд в близлежащих галактиках в ранней Вселенной".
|
|
|
|
Источник
|
