Чорні діри стримують зростання карликових галактик

Астрономи виявили, що потужні вітри, керовані надмасивними чорними дірами в центрах карликових галактик, мають істотний вплив на еволюцію цих галактик, пригнічуючи утворення зірок.

Про це розповідають в Каліфорнійському університеті в Ріверсайді (UC Riverside).

Карликові галактики – це маленькі галактики, які містять від 100 мільйонів до кількох мільярдів зірок. На відміну, Чумацький Шлях містить 200-400 мільярдів зірок. Карликові галактики - це найпоширеніший тип галактик у Всесвіті і вони часто обертаються навколо більших галактик.

Команда з трьох астрономів була здивована силою виявлених вітрів.

«Ми очікували, що нам знадобляться спостереження зі значно більшою роздільною здатністю та чутливістю, і ми планували отримати їх як подальший результат до наших початкових спостережень, - каже Габріела Каналізо, професор фізики та астрономії в UC Riverside, яка очолила команду з дослідження. - Але ми могли чітко і ясно помітити ознаки в початкових спостереженнях. Вітри були сильнішими, ніж ми передбачали.»

Каналізо пояснила, що астрономи в останні кілька десятиліть підозрювали, що надмасивні чорні діри в центрах великих галактик можуть мати глибокий вплив на те, як ростуть і старіють великі галактики.

«Наші результати тепер свідчать, що їх вплив може бути настільки ж драматичним, якщо не більш драматичним, на карликові галактики у Всесвіті», - відмітила вона.

Результати дослідження були опубліковані в The Astrophysical Journal. Крім Каналізо, серед дослідників також: доцент фізики та астрономії Лаура В. Сейлс й докторантка в лабораторії Каналізо Крістіна Манцано-Кінг.

Для того, щоб виявити 50 карликових галактик, 29 з яких показали ознаки пов′язаності з чорними дірами в їх центрах, дослідники використовували частину даних зі Слоанівського цифрового оглядача неба, який відображає понад 35% неба. Шість із цих 29 галактик показали, що вітри – зокрема, високошвидкісні іонізовані відтоки газу – витікають з їх активних чорних дір.

«Використовуючи телескопи Кека на Гаваях, ми змогли не лише виявити, але й виміряти специфічні властивості цих вітрів, такі як їх кінематика, розподілення та джерело живлення - це було вперше зроблено, - зазначає Каналізо. - Ми знайшли деякі докази того, що ці вітри можуть змінювати швидкість, з якою галактики здатні утворювати зірки.»

Манцано-Кінг, перший автор дослідницької роботи, пояснила, що більшість питань, що залишилися без відповіді про еволюцію галактики, можна зрозуміти, вивчаючи карликові галактики.

«Великі галактики часто утворюються, коли карликові галактики зливаються разом, - каже вона. - Отже, карликові галактики корисні для розуміння еволюції галактик. Карликові галактики невеликі, оскільки після їх утворення вони якось уникали злиття з іншими галактиками. Таким чином, вони служать викопними речами, розкриваючи, яким було середовище раннього Всесвіту. Карликові галактики – найменші галактики, в яких ми безпосередньо бачимо вітри – газ протікає до 1000 кілометрів на секунду – у перший раз.»

Манцано-Кінг пояснила, що, потрапляючи в чорну діру, матерія нагрівається через тертя та сильні гравітаційні поля, і вивільняє радіаційну енергію. Ця енергія виштовхує навколишній газ назовні з центру галактики у міжгалактичний простір.

«Цікаво, що ці вітри виштовхуються активними чорними дірами в шести карликових галактиках, а не зоряними процесами, такими як наднові, - каже вона. - Зазвичай вітри, які керують зоряними процесами, поширені в карликових галактиках і являють собою домінуючий процес регулювання кількості газу, наявного в карликових галактиках для формування зірок.»

Астрономи підозрюють, що коли вітер, виходячи з чорної діри, виштовхується назовні, він стискає газ попереду вітру, що може посилити утворення зірок. Але якщо з центру галактики видаляється увесь вітер, газ стає недоступним і зореутворення може зменшитися. Останнє, як вбачається, є тим, що відбувається в шести карликових галактиках, визначених дослідниками.

«У цих шести випадках вітер негативно впливає на формування зірок, - заявляє Сейлс. - Теоретичні моделі формування та еволюції галактик не враховували вплив чорних дір у карликових галактиках. Однак ми бачимо докази придушення утворення зірок у цих галактиках. Наші результати показують, що моделі формування галактик повинні враховувати чорні діри як важливі, якщо не домінуючі, регулятори зореутворення в карликових галактиках.»

Далі дослідники планують вивчити масу та імпульс відтоків газу в карликових галактиках.

«Це б краще інформувало теоретиків, які покладаються на такі дані для побудови моделей, - сказала Манцано-Кінг. - Ці моделі, в свою чергу, вчать астрономів-спостережувальників лише тому, як вітри впливають на карликові галактики. Також ми плануємо провести систематичний пошук у більшій вибірці Слоанівського цифрового оглядача неба для виявлення карликових галактик із відтоками, які виникають в активних чорних дірах.»

Дослідження фінансувалося Національним науковим фондом, НАСА та Фондом Гелмана. Дані були отримані в обсерваторії В. М. Кека, і це стало можливим завдяки фінансовій підтримці Фонду В. М. Кека.

Читайте ще цікаві новини про космос.