Черная дыра не справляется со своей работой

Астрономы обнаружили, что может произойти, когда гигантская черная дыра не вмешивается в жизнь галактического скопления. Используя рентгеновскую обсерваторию Чандра и другие телескопы, они показали, что пассивное поведение черной дыры может объяснить удивительный поток звездообразования, происходящий в далеком скоплении галактик.

Об этом рассказывают в НАСА.

Галактические скопления содержат сотни и тысячи галактик, пронизанные горячим газом, который преобладает суммарную массу всех галактик и излучает рентгеновские лучи. Выбросы материала, которым питается сверхмассивная черная дыра в центральной галактике скопления, обычно препятствуют охлаждению этого горячего газа для образования огромного количества звезд. Этот нагрев позволяет сверхмассивных черных дырам влиять или контролировать активность и эволюцию их галактического скопления.

Но что произойдет, если эта черная дыра перестанет быть активной? Галактическое скопление SpARCS104922.6+564032.5 (кратко SpARCS1049), которое расположено на расстоянии 9,9 млрд световых лет от Земли, предоставляет ответ.

На основе наблюдений с помощью космического телескопа Хаббла и космического телескопа Спитцера астрономы ранее обнаружили, что в SpARCS1049 звезды формируются с очень большой скоростью, соответствующей около 900 масс Солнца в год. Это в 300 раз быстрее, чем скорость, с которой образует свои звезды наша галактика, Млечный Путь. (По скорости, наблюдаемой в SpARCS1049, все звезды Млечного Пути могли бы сформироваться всего за 100 млн лет, что является небольшим периодом времени по сравнению с возрастом нашей галактики в более десять миллиардов лет).

"Это напоминает мне старое выражение "как кот ушел, то мыши в пляс", - сказала Джули Хлавачек-Ларрондо из Монреальского университета в Канаде, которая руководила исследованием. "Здесь кот, или черная дыра, является тихой, а мыши, или звезды, очень заняты".

Это безумное звездообразование происходит примерно за 80 000 световых лет от центра SpARCS1049 в регионе за пределами какой-либо галактики в ​​скоплении. Астрономы задаются вопросом: что вызывает этот удивительный цикл рождения звезд?

Ответ может поступить из новых данных Чандры, раскрывающих поведение горячего газа в SpARCS1049. В большей части скопления температура газа составляет около 65 млн градусов. Однако на месте звездообразования газ плотнее среднего и остыл до температуры лишь около 10 млн градусов. Наличие этого более прохладного газа может свидетельствовать о том, что другие не обнаруженные газовые резервуары охладели к еще более низким температурам, что позволяет создать огромное количество звезд.

"Без того, чтобы черная дыра активно перекачивала энергию в окружающую среду, газ может достаточно остыть, что может привести к такой впечатляющей скорости звездообразования", - сказал соавтор Картер Реа, также из Монреальского университета. "Такое закрытие черной дыры может быть решающим способом образования звезд в ранней Вселенной".

Хотя есть много примеров, когда энергия, вводимая черными дырами в их окружение, отвечает за снижение скорости образования звезд в десятки или тысячи и более раз, эти скопления, как правило, находятся только на расстоянии несколько сотен миллионов световых лет от Земли и намного старше, чем SpARCS1049.

В случае со SpARCS1049, астрономы не видят никаких признаков того, что сверхмассивная черная дыра в центральной галактике активно вовлекает материю. Например, на радиоволновой длине нет никаких доказательств наличия струи материала, отводимой от черной дыры, или источника рентгеновского излучения из середины галактики, что свидетельствовало бы о том, что материя нагревалась, когда падала по направлению к черной дыре.

"Многие астрономы считали, что без вмешательства черной дыры образование звезд вышло бы из-под контроля", - сказала соавтор Трейси Уэбб из Макгилла, впервые открывшая SpARCS1049 в 2015 году с помощью космического телескопа Спитцера. "Теперь мы имеем наблюдательное подтверждение того, что это действительно имеет место".

Почему черная дыра такая тихая? Причиной может быть наблюдаемая разница в положении между самым густым газом и центральной галактикой. Это означало бы, что сверхмассивная черная дыра в центре этой галактики проголодалась без горючего. Потеря источника топлива для черной дыры предотвращает вспышки и позволяет газу охлаждаться без помех, при этом наиболее плотный газ охлаждается быстрее. Одним из объяснений этого смещения является то, что два меньших скопления галактик столкнулись в какой-то момент в прошлом, чтобы создать SpARCS1049, отдаляя самый плотный газ от центральной галактики.

Статья, описывающая эти результаты, была опубликован в "The Astrophysical Journal Letters" и доступна онлайн. Центр космических полетов НАСА им. Маршалла руководит программой «Чандра». Рентгенологический центр Смитсоновской астрофизической обсерватории управляет научными и летными операциями из Кембриджа и Берлингтона, штат Массачусетс.

* Изображение в начале статьи: X-ray: NASA/CXO/Univ. of Montreal/J. Hlavacek-Larrondo et al; Optical: NASA/STScI

Читайте еще интересные новости о космосе.