Большие чёрные дыры могут блокировать появление новых звёзд

0
9

Большие чёрные дыры могут блокировать появление новых звёздМассивные чёрные дыры извергающие заряженные частицы с околосветовой скоростью могут блокировать формирование новых звёзд в стареющих галактиках, как показывают исследования.

Исследователи предоставили новое надёжное подтверждение того, что это те струи «шлака из заряженных частиц», излучаемого чёрными дырами, расположенными в центрах зрелых галактик, которые не позволяют горячему газу остывать и сжиматься для образования звёзд. 

«Когда вы смотрите в прошлую историю вселенной, вы видите те галактики, строящие звёзды», – сказал Тобиас Марриаж, ассистент профессора физики и астрономии в Университете Джонса Хопкинса и соавтор исследования. «В какой-то момент они прекращают формирование звезд, и возникает вопрос: почему? В основном те активные чёрные дыры дают ответ на вопрос, почему звёзды во вселенной прекращают формироваться». 

Постдокторант университета Джонса Хопкинса Меган Гралла обнаружила, что эффект Сюняева-Зельдовича, обычно используемый для изучения больших галактических скоплений, может также быть полезен в изучении меньших образований. Эффект происходит, когда высокоэнергетические электроны в горячем газе взаимодействуют со слабым светом в космической микроволновой среде, светом, оставшимся с ранних времён, когда вселенная была в сотни раз горячее и миллиарды раз плотнее, чем сейчас. 

«Эффект Сюняева-Зельдовича обычно используется для изучения скоплений из сотен галактик, но галактики, которыми мы интересуемся в данный момент меньше, и имеют только одного или двух компаньонов», – сказала Гралла.

«Я был поражён, когда я увидел эту бумагу, потому что я никогда не думал, что возможно обнаружение эффекта Сюняева-Зельдовича от активного галактического ядра», сказал Эичиро Коматсу, директор Института астрофизики общества Макса Планка в Германии, который не участвовал в исследовании. «Я был не прав. Это вынуждает чувствовать себя старыми тех из нас, кто работал над эффектом Сюняева-Зельдовича в галактических скоплениях; исследования, связанные с этим эффектом вошли в новую эру». 

В космосе горячий газ, покинувший галактику, может остыть и конденсироваться, формируя звёзды. Часть газа всасывается в чёрную дыру галактики, которая растёт в размерах вместе с увеличением количества звёзд. Этот цикл может повторяться постоянно; чем больше газа вытолкнуто в холодное пространство к возможности конденсации, тем больше звёзд начинает светиться, центральная чёрная дыра растёт и становится более массивной.

Но поблизости все зрелые галактики – большие галактики, называемые «эллиптическими» из-за их формы. Их газ не остывает нисколько. «Если газ остаётся горячим, он не может сжиматься», – сказал Марриаж. Когда такое происходит, никакие новые звёзды не появляются. 

Марриаж, Грала и их коллеги обнаружили, что эллиптические галактики со шлаком из заряженных частиц – релятивистскими потоками частиц и радиации, выстреливающие его с околосветовыми скоростями из массивных чёрных дыр, расположенных в их центре – все содержат горячий газ и губительны для зародышей звёзд. Это даёт главное подтверждение для их гипотезы, что этот шлак из радиации и заряженных частиц – это «выключатель» для звёздообразования в зрелых галактиках.

Марриаж, однако, сказал, что всё ещё неизвестно, почему чёрные дыры в зрелых эллиптических галактиках начинают испускать шлак, состоящий из радиации и заряженных частиц. «Точный механизм этого явления всё ещё не понят полностью и вокруг него продолжаются споры», – сказал он. 

Коматсу сказал, что новые исследования, проводимые Университетом Джонса Хопкинса, объединённые с остальными полученными сигналами Сюняева-Зельдовича от большинства обычных галактик, «представляют новые вызовы для теории галактического строения, например такие, как данные о том, насколько много горячего газа в окружающем пространстве галактик».