JWST подтверждает, что далекая галактика была уничтожена черной дырой
Когда на Рождество 2021 года был запущен космический телескоп Джеймса Уэбба, он столкнулся с целым рядом интригующих вопросов. К тому времени, когда он наконец был запущен, у астрономов был большой список целей, требующих детальных наблюдений, которые мог выполнить только мощный инфракрасный космический телескоп.
Одной из целей была древняя массивная галактика, которая по сути своей мертва и не образует новых звезд.
Результаты уже получены, и международная группа астрономов знает, что случилось с покоящейся галактикой.
Рост и эволюция галактик — ключевая область науки изучения астрономии. Как мы дошли до сегодняшнего дня, когда массивные галактики, подобные нашему Млечному Пути, населяют Вселенную? Астрономы узнали, что сверхмассивные черные дыры (СМЧД) находятся в сердце массивных галактик и формируют их галактики мощными способами.
СМЧД создают мощные активные галактические ядра (АЯГ) в ядрах галактик. Когда СМЧД притягивает к себе материал, он собирается в аккреционном диске. Материал нагревается до чрезвычайно высоких температур и выделяет энергию во всем электромагнитном спектре, создавая АЯГ, которое может затмить остальную часть галактики.
АЯГ — мощные объекты. Согласно теории, они способны нарушить поставку холодного газа, образующего звезды, и резко замедлить скорость звездообразования (SFR) в своей родительской галактике. Они выдувают из своих галактик ветры звездообразующего газа, что замедляет SFR. Астрономы называют это тушением, и оно часто наблюдается в массивных галактиках, называемых покоящимися галактиками.
Теперь JWST наблюдал древнюю массивную галактику под названием GS-10578 с красным смещением z = 3,064. Ее прозвали «Галактикой Пабло», и для такой ранней стадии эволюции Вселенной она огромна: она содержит около двух миллиардов солнечных масс.
Но Галактика Пабло погашена, а это означает, что большая часть ее звездообразования произошла между 12,5 и 11,5 миллиардов лет назад. Многие локальные массивные галактики погасли, что способствовало развитию теории гашения АЯГ.
Команда ученых представила свои исследования Галактики Пабло в новой статье под названием «Быстро вращающийся после звездообразования». галактика, погашенная обратной связью сверхмассивной черной дыры на z = 3». Статья опубликована в журнале Nature Astronomy, соавтор – Франческо Д’Эудженио из Института космологии Кавли и Кавендишской лаборатории Кембриджского университета в Великобритании.
«Мы нашли виновника. Черная дыра убивает эту галактику и удерживает ее в спящем состоянии, отсекая источник «пищи», необходимой галактике для формирования новых звезд.»
Франческо Д’Эудженио, Институт космологии Кавли, Кембриджский университет, Великобритания
«Локальные, массивные, покоящиеся галактики стоят как колоссальные обломки славные, но отдаленные истории звездообразования (SFH) и мощное и быстрое затухание, подобные которым не имеют современных аналогов», — пишут авторы. «Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) позволил нам впервые увидеть эти монументальные галактики в давно ушедшую эпоху, когда они возникали и падали».
«Основываясь на более ранних наблюдениях, мы знали это галактика находилась в замороженном состоянии: она не формирует много звезд, учитывая ее размер, и мы ожидаем, что существует связь между черной дырой и окончанием звездообразования», — сказал соавтор доктор Франческо Д’Эудженио из Кембриджского института Кавли. Космология. «Однако до Уэбба мы не могли изучить эту галактику достаточно подробно, чтобы подтвердить эту связь, и мы не знали, является ли это загашенное состояние временный или постоянный».
«В ранней Вселенной большинство галактик образуют множество звезд, поэтому интересно увидеть такую массивную мертвую галактику в этот период времени», – сказал соавтор. автор профессор Роберто Майолино, также из Института космологии Кавли. «Если бы у нее было достаточно времени, чтобы достичь такого огромного размера, какой бы процесс, который остановил звездообразование, вероятно, произошел относительно быстро».
Галактику Пабло иногда называют «голубым самородком», класс галактик, который, как полагают, существует. только в ранней Вселенной. Голубые самородки массивны и чрезвычайно компактны, и астрономы считают, что они являются предшественниками современных покоящихся галактик, называемых «красными самородками».
Голубые самородки испытывают «богатое газом уплотнение». Это означает, что существует центральный взрыв звездообразования, вызванный нестабильностью диска или крупными слияниями богатых газом. За этим взрывом следует гашение, в результате которого остается красная галактика-самородок.
«Как мы покажем, GS-10578, напротив, уже представляет собой красный самородок на продвинутой стадии гашения», — пишут авторы. Они объясняют, что он сливается с несколькими маломассивными галактиками-спутниками и «испытывает мощную выбросную обратную связь со своей СМЧД».
Исследователи говорят, что у них есть прямые доказательства того, что обратная связь АЯГ может подавлять звездообразование в ранних галактиках. . Предыдущие наблюдения с помощью других телескопов показали, что из галактик быстро вытекают газовые ветры. Этот газ горячий, поэтому его легче увидеть, но он не предоставил доказательств того, что СМЧД и АЯГ могут остановить звездообразование. Это потому, что газ горячий, а звезды образуются из холодного и плотного газа.
Галактика Пабло ничем не отличается. Он выбрасывает большое количество горячего газа со скоростью, достаточно высокой, чтобы полностью покинуть галактику. SMBH и ее АЯГ вытесняют газ.
Но JWST изменил эти новые наблюдения. Он наблюдал новую составляющую выходящего ветра, состоящую из холодного газа. Холодный газ не излучает свет, но JWST чрезвычайно чувствителен и может обнаружить его по тому, как он блокирует свет от далеких галактик на заднем плане. Крайне важно, что без холодного газа галактика с трудом образует звезды и закаливается.
Количество газа, выбрасываемого ветрами, вызванными АЯГ, превышает количество, необходимое для образования новых звезд.
«Мы нашли виновника», — сказал Д’Эудженио. «Черная дыра убивает эту галактику и удерживает ее в спящем состоянии, отсекая источник «пищи», необходимой галактике для формирования новых звезд».
Это захватывающие результаты, но авторы предупреждают, что это не так. всего одна галактика. «GS-10578 представляет собой уникальную возможность изучить, как самые массивные галактики во Вселенной стали и оставались неподвижными», — объясняют авторы в своем исследовании.
«Хотя мы не можем сделать общие выводы из с одной целью, мы показываем, что обратная связь АЯГ способна обеспечивать потоки нейтрального газа с высокой скоростью и большой массовой нагрузкой, достаточной, чтобы прервать звездообразование путем удаления его топлива из холодного газа».
Есть еще нерешенные задачи вопросы. Другие галактики, подобные Галактике Пабло, также показывают, что истечения холодного газа могут быть ключом к гашению галактик.
«Как именно эти истечения связаны с АЯГ, пока не ясно», — пишут авторы. Они объясняют, что только перепись подобных галактик может сказать нам, являются ли эти сильные выбросы звездообразующего газа ключевым механизмом, вызывающим гашение, или же выбросы газа являются просто эпизодическими.
JWST также ответил на другой вопрос. нерешенный вопрос о закаленных галактиках. Наши теоретические модели показали, что прекращение звездообразования в галактике было турбулентным событием, которое сильно разрушило форму галактики. Галактика Пабло по-прежнему имеет величественную форму диска спокойной галактики. Звезды движутся равномерно и предсказуемо.
JWST работает точно так, как задумано. Открывая древнюю Вселенную, она отвечает на многие давние вопросы астрономии, астрофизики и космологии.
«Мы знали, что черные дыры оказывают огромное влияние на галактики, и, возможно, они часто останавливают звездообразование. , но до Уэбба мы не могли напрямую подтвердить это», — сказал Майолино.
«Это еще один способ, которым Уэбб является таким гигантским скачком вперед с точки зрения нашей способности изучать раннюю Вселенную и как оно развивалось».
Эта статья была первоначально опубликована в журнале Universe Today. Прочтите оригинал статьи.
