Нерожденные звезды

Как черные дыры в центрах галактик не дают рождаться новым звездам

Туманность Ориона — самая близкая к Земле «звездная колыбель». Иллюстрация: NASA, ESA, M. Robberto (Space Telescope Science Institute/ESA) and the Hubble Space Telescope Orion Treasury Project Team

Черные дыры в центрах галактик нагревают и «выкидывают» из них газ, который мог бы послужить для образования новых звезд, рассказал «Чердаку» Дмитрий Бизяев, научный сотрудник обсерватории Апачи-Поинт в США и Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга (МГУ).

«Примерно 10 миллиардов лет назад во Вселенной был «бум» рождения звезд. Теперь это время сменилось относительно «вялой» эпохой. Значительная часть больших галактик сейчас пассивна: в них очень мало строительного материала, газа, и звездообразование давно остановилось», — рассказал Дмитрий.

Как растут галактики

Основной способ «роста» галактик — это образование новых звезд из газа, который поступает из межзвездной среды или выбрасывается уже состарившимися звездами в процессе жизни. Этот газ образует плотные и холодные молекулярные облака. Они состоят в основном из водорода и под действием собственной гравитации схлопываются в плотные сгустки — «зародыши» звезд.

Если газ в галактике есть, то должны рождаться звезды, однако это происходит далеко не всегда. Следовательно, «должны существовать какие-то механизмы, которые препятствуют накоплению газа и включению звездообразования в больших пассивных галактиках. Один из таких перспективных и, по-видимому, недооцененных механизмов — активность черных дыр в центрах галактик», как пояснил ученый.

Ветер черной дыры

В центрах многих галактик находятся черные дыры массой в миллионы больше солнечной. Эти черные дыры притягивают пыль, газ и звезды из ближайших окрестностей. Из вещества, которое находится вблизи черной дыры, но еще не упало в нее, образуется аккреционный диск. В нем материя закручивается вокруг черной дыры, как в воронке, и из-за трения разогревается, благодаря чему начинает ярко светиться во всем спектре. При взаимодействии материи аккреционного диска с черной дырой давление излучения и влияние магнитного поля отбрасывают часть вещества далеко от черной дыры.


Поток газа от аккреционного диска черной дыры

Чтобы выяснить, как это влияет на процесс образования звезд, Дмитрий и его коллеги использовали данные Слоановского цифрового обзора неба, ведущегося с помощью телескопа диаметром 2,5 метра в обсерватории Апачи-Поинт. Один из проектов этого обзора, MaNGA (MApping Nearby Galaxies at APO, «Картографирование близких галактик в обсерватории Апачи-Поинт»), занимается спектральным картографированием близких галактик.

«MaNGA использует технологию двумерной спектроскопии, которая идеально подходит для изучения протяженных астрономических объектов, в частности галактик. Цели MaNGA довольно амбициозны — получить к 2020 году спектральные карты 10000 галактик», — сказал астрофизик.

На основании данных MaNGA ученые выделили несколько галактик, в которых не происходит образования новых звезд, хотя в них поступает газ из межзвездной среды. Панорамная спектроскопия MaNGA позволила найти в них потоки разогретого газа, исходящие из центра в форме конусов.

«Мы рассмотрели один из примеров такой галактики, точнее систему из двух довольно слабо взаимодействующих галактик», — рассказал Дмитрий. Ученые даже дали галактикам неофициальные имена: основная галактика, Акира, стягивает на себя газ галактики-спутника, Тецуо. Однако, несмотря на обилие газа, звезды в Акире не образуются, так как излучение вещества, находящегося около черной дыры, нагревает газ, который мог бы послужить строительным материалом для звезд. Это мешает ему собираться в облака. Кроме того, давление излучения частично выносит газ из галактики.

Ученые предположили, что «влияние сверхмассивной черной дыры может являться не экзотическим, а вполне обыденным способом регулирования физических процессов во всей галактике в целом».

«Главное, что это — только начало истории, и в ходе обзора MaNGA будет открыто еще много подобных галактик, что позволит более подробно изучить роль сверхмассивных черных дыр в глобальной эволюции галактик», — заключил исследователь.

Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature.
Теги:

Читать еще на Чердаке: