Мы наконец-то знаем, как квазары становятся самыми яркими объектами во Вселенной

Вселенная кишит галактиками, миллиардами и миллиардами, насколько хватает глаз. И среди этого множества некоторые галактики действительно эффектно выделяются.

Это галактики-квазары. Приведенные в действие активной сверхмассивной черной дырой, поглощающей материал с такой огромной скоростью, они сияют одним из самых ярких светов во Вселенной, освещая галактический центр прямо в электромагнитном спектре. В течение десятилетий астрономы задавались вопросом, почему в одних галактиках наблюдается такая экстремальная активность, а в других нет.

Теперь они думают, что разгадали это. Тщательно изучив близлежащие квазары и неквазарные галактики, группа под руководством астрофизика Джонни Пирса из Хартфордширского университета в Великобритании пришла к выводу, что в большинстве случаев активность квазаров возникает, когда две галактики начинают процесс столкновения. и слияние.

Это говорит нам о том, что через несколько миллиардов лет, когда Млечный Путь начнет сливаться с Андромедой, наша собственная галактика, вероятно, станет пылающим квазаром. Не то чтобы Земля, не говоря уже о чем-то отдаленно похожем на человека, могла быть рядом, чтобы увидеть его.

«Квазары — одно из самых экстремальных явлений во Вселенной, и то, что мы видим, вероятно, представляет собой будущее наша собственная галактика Млечный Путь, когда она столкнется с галактикой Андромеды примерно через пять миллиардов лет», — говорит астрофизик Клайв Тадхантер из Шеффилдского университета в Великобритании.

«Захватывающе наблюдать за этими событиями и, наконец, понять, почему они случаются, но, к счастью, Земля не будет приближаться ни к одному из этих апокалиптических эпизодов в течение достаточно долгого времени».

Черные дыры — самое темное во Вселенной, поэтому кажется немного ироничным, что они движущая сила самого яркого света, который мы можем видеть. Тем не менее, хотя саму черную дыру мы не видим — горизонт событий, насколько нам известно, непроходим изнутри — активность вокруг нее может стать интенсивной.

Когда черная дыра «кормит» на материю на своей орбите смесь материи не просто падает прямо ему в горло. Он крутится с огромной скоростью, как вода в канализации. Экстремальное трение и гравитация нагревают материал до невероятных температур, заставляя его светиться во всем спектре. Чем больше материала и чем сильнее гравитационное поле, тем больше света производит материал.

Квазары — это сверхмассивные черные дыры, которые аккрецируют материал практически на пределе своей скорости питания; если материал станет ярче, внешнее радиационное давление превысит внутреннее притяжение гравитации, вытолкнув материал обратно в космос. Черные дыры могут превышать этот предел на короткие промежутки времени, но не на продолжительную аккрецию, наблюдаемую в квазарах.

Однако вопрос заключался в том, откуда берется материал, и это было сложно изучить. Это потому, что изучение потоков материала к галактическим центрам галактик квазаров и вокруг них действительно сложно. Структуры обычно слишком малы, чтобы их можно было увидеть на расстоянии большинства квазаров, а галактические центры светятся слишком ярко, чтобы можно было разглядеть много деталей.

Кроме того, события, вызывающие активность квазаров, вероятно, занимают намного больше времени, чем активность квазара продолжается. Это означает, что на каждую галактику квазаров с признаками триггерной активности приходится множество других, демонстрирующих те же характеристики с любой квазарной активностью, которая еще не началась.

Поэтому некоторые исследования были сосредоточены на популяциях квазаров, из какой галактики столкновения появились в качестве возможной причины. Какими бы многообещающими они ни были, выводы были несколько двусмысленными. Поэтому Пирс и его коллеги предприняли более детальное исследование 48 близлежащих квазаров в пределах примерно 3,5 миллиардов световых лет, сравнив их со 100 подобными галактиками, в которых не было активности квазаров.

Они обнаружили, что добрых две трети из них квазары в их выборке показали признаки гравитационного возмущения при столкновении с другой галактикой. Это в три раза превышает скорость гравитационных возмущений, обнаруженных ими в галактиках, не являющихся квазарами, и, по словам исследователей, вероятно, является нижним пределом истинной скорости возмущений в галактиках-квазарах.

Когда две галактики сталкиваются, огромные количество газа гравитационно притягивается к сверхмассивной черной дыре, давая ей избыток свежего материала для питания. Интересно, что команда обнаружила, что многие из наблюдаемых ими возмущенных квазаров все еще находились в фазе перед слиянием, показывая, что потоки газа к галактическому центру могут вызвать активность квазаров задолго до слияния двух галактических ядер.

Там Однако в нашем понимании все еще есть некоторые пробелы. Взаимодействия с галактиками могут быть наиболее распространенным триггером активности квазаров, но есть и другие способы включения активности квазаров. Их тоже необходимо исследовать.

«Хотя наши результаты показывают, что газовые потоки, связанные с взаимодействием галактик, могут обеспечить достаточную скорость притока массы к центральной сверхмассивной черной дыре, чтобы вызвать активность квазара даже задолго до того, как два ядра слились, некоторые объекты запускаются в фазе постслияния», — пишут исследователи.

«Более того, меньшая часть нашей выборки — это дисковые галактики, которые кажутся нетронутыми в наблюдениях глубоких изображений. Поэтому вековые процессы иногда могут быть способным вызывать активность квазаров, даже если это не является доминирующим механизмом при малых красных смещениях.»

Исследование опубликовано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.