Умирающие галактики ранней Вселенной могут быть уничтожены их сверхмассивными черными дырами

Галактика Млечный Путь не очень активна. Каждый год она производит около трех-четырех Солнц новых звезд на всем своем спиральном теле, и повсюду можно найти звезды всех возрастов.

Но есть галактики еще тише – эллиптические. галактик, для которых большинство звездообразования давно прекратилось. В этих галактиках нет ни одной или очень мало звезд моложе определенного возраста, что позволяет предположить, что в какой-то момент звездообразование в большинстве случаев резко прекратилось, оставив галактику медленно угасать в течение тысячелетий, звезда за звездой.

То, как именно отключается звездообразование в этих гладких, почти невыразительных галактиках, остается загадкой, но астрономы полагают, что это как-то связано со сверхмассивными черными дырами, обнаруженными в центре каждой галактики. Теперь международная группа астрономов во главе с Кей Ито из Университета перспективных исследований SOKENDAI в Японии заглянула в раннюю Вселенную, чтобы выяснить, так ли это.

Используя одни из самых мощных в мире телескопы, они собрали данные о различных длинах волн света, чтобы идентифицировать галактики, свет которых путешествовал от 9,5 до 12,5 миллиардов лет через бездну пространства-времени — древние галактики, такие как те эллиптические галактики, которые ближе к нам в пространстве и времени, для которых звездообразование находится на грани исчезновения.

Первым шагом было использование оптических и инфракрасных данных для идентификации галактик, в которых звездообразование продолжается, и тех, в которых звездообразование прекратилось.

Следующим шагом было использование рентгеновских и радиоданных для определения активности сверхмассивной черной дыры. Это механизм, с помощью которого астрономы считают, что звездообразование может быть подавлено. Когда сверхмассивная черная дыра активна, она поглощает огромное количество материи из окружающего ее пространства. Этот процесс беспорядочный, насильственный, порождающий то, что в совокупности известно как «обратная связь».

Мы все знаем, что ничто не может появиться из-за горизонта событий черной дыры, но пространство вокруг нее — это другое. иметь значение. Материал кружится вокруг черной дыры, как вода в канализации; гравитация и трение генерируют интенсивное излучение, распространяющееся по всей Вселенной.

Другая форма обратной связи принимает форму струй, вырывающихся из полярных регионов черной дыры. Считается, что вещество за пределами горизонта событий ускоряется вдоль внешнего магнитного поля черной дыры и выбрасывается с полюсов в виде мощных сфокусированных струй плазмы, движущихся со скоростью, составляющей значительный процент от скорости света.

Наконец, активные сверхмассивные черные дыры генерируют сильные ветры, которые устремляются в их галактики. Считается, что все три формы обратной связи — излучение, струи и ветер — нагревают и отталкивают холодный молекулярный газ, необходимый для образования молодых звезд.

На таких огромных расстояниях галактики гораздо труднее увидеть; они очень малы и очень слабы, с нашей точки зрения здесь и сейчас. Поэтому исследователям пришлось «сложить» галактики вместе, чтобы выделить радио- и рентгеновский свет, которые являются контрольными признаками активной сверхмассивной черной дыры все эти миллиарды лет назад.

Но это сработало. ; команда обнаружила, что «избыточный» рентгеновский и радиосигнал слишком силен, чтобы его можно было объяснить только звездами в галактиках, где звездообразование практически отсутствует. Лучшее объяснение этого сигнала — активная сверхмассивная черная дыра. Более того, сигнал не был столь выражен в галактиках, где продолжается звездообразование.

Это говорит о том, что исследователи пришли к выводу, что весьма вероятно, что активная сверхмассивная черная дыра играет роль во внезапных смертях этих таинственных , призрачные галактики.

По их словам, будущие исследования могут помочь пролить свет на детальную физику этого загадочного процесса.

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.

Изображение на обложке: НАСА, ЕКА и The Hubble Heritage Team/STScI/AURA; Дж. Блейксли /Вашингтонский государственный университет.