Астрономы, использующие космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА/ЕКА, подтвердили, что сверхмассивные черные дыры могут истощать родительские галактики топлива, необходимого для формирования новых звезд. Международная группа, возглавляемая Кембриджским университетом, использовала телескоп Уэбба для наблюдения галактики размером с Млечный Путь в ранней Вселенной, примерно через два миллиарда лет после Большого взрыва. Как и большинство крупных галактик, в ее центре находится сверхмассивная черная дыра. Однако эта галактика по сути «мертва»: в ней практически перестали образовываться новые звезды. Фото предоставлено: Франческо Д'Эухенио.
С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА/ЕКА астрономы подтвердили, что сверхмассивные черные дыры могут истощать галактики топлива, необходимого для образования новых звезд. Результаты были опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Международная группа, возглавляемая Кембриджским университетом, использовала Уэбба для наблюдения галактики размером с Млечный Путь в ранней Вселенной, примерно через два миллиарда лет после Большого взрыва. Как и большинство крупных галактик, в ее центре находится сверхмассивная черная дыра. Однако эта галактика по сути «мертва»: в ней практически перестали образовываться новые звезды.
«Из предыдущих наблюдений мы знали, что эта галактика находится в вымершем состоянии: учитывая ее размер, формируется не так много звезд, и мы предполагаем, что существует связь между черной дырой и окончанием звездообразования», — сказал соруководитель проекта. автор Др. Франческо Д'Эудженио из Института космологии Кавли в Кембридже.
«Однако до Уэбба мы не могли изучить эту галактику достаточно подробно, чтобы подтвердить эту связь, и мы не знали, было ли это уничтоженное состояние временным или постоянным».
Эта галактика, официально названная GS-10578, но получившая прозвище «Галактика Пабло» в честь коллеги, подробно наблюдавшего ее, довольно массивна для столь раннего периода существования Вселенной: ее общая масса примерно в 200 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца. и большинство его звезд образовались от 12,5 до 11,5 миллиардов лет назад.
«В ранней Вселенной большинство галактик образуют множество звезд, поэтому интересно увидеть такую массивную мертвую галактику в это время», — сказал соавтор профессор Роберто Майолино, также из Института космологии Кавли. «Если бы у него было достаточно времени, чтобы достичь такого огромного размера, процесс, который остановил звездообразование, вероятно, произошел бы относительно быстро».
С помощью телескопа Уэбб исследователи смогли определить, что эта галактика выбрасывает большое количество газа со скоростью около 1000 километров в секунду. Это достаточно быстро, чтобы избежать гравитации галактики. Эти быстрые ветры «выталкиваются» из галактики черной дырой.
Как и в других галактиках с аккрецирующими черными дырами, в Галактике Пабло есть быстрые потоки горячего газа, но эти газовые облака тонкие и имеют небольшую массу. Уэбб обнаружил наличие нового компонента ветра, которого не видели предыдущие телескопы. Этот газ холоднее, то есть плотнее и, что особенно важно, не излучает свет. Превосходная чувствительность Уэбба позволяет ему видеть эти темные газовые облака, поскольку они блокируют часть света галактики позади них.
Масса газа, выброшенного из галактики, больше, чем нужно галактике для образования новых звезд. По сути, черная дыра морит галактику голодом.
«Мы нашли виновника», — сказал Д'Эудженио. «Черная дыра уничтожает эту галактику и удерживает ее в неактивном состоянии, отсекая источник пищи, необходимый для формирования новых звезд».
Хотя предыдущие теоретические модели предсказывали, что черные дыры будут оказывать такое влияние на галактики, до Уэбба не было возможности обнаружить этот эффект напрямую.
Предыдущие модели предсказывали, что окончание звездообразования окажет сильное турбулентное воздействие на галактики, нарушая их форму. Но звезды в этой дискообразной галактике по-прежнему движутся упорядоченно, что позволяет предположить, что это не всегда так.
«Мы знали, что черные дыры оказывают огромное влияние на галактики и что они могут останавливать звездообразование, но до Уэбба мы не могли подтвердить это напрямую», — сказал Майолино. «Это еще одна причина, почему Уэбб — это гигантский шаг вперед в наших возможностях изучать раннюю Вселенную и ее эволюцию».
Новые наблюдения с помощью Большой миллиметрово-субмиллиметровой решетки Атакамы (ALMA), сфокусированные на самых холодных и темных газовых компонентах галактики, расскажут нам больше о том, есть ли еще топливо для звездообразования, скрытое в этой галактике, и где именно находится сверхмассивное вещество. Черная дыра в регионе, окружающем галактику.
Информация от: Кембриджским университетом
