Активні галактичні ядра (AGN) та охолодження скупчень галактик

Астрономи, за допомогою нової комп’ютерної симуляції скупчень галактик, дійшли висновку, що зворотний зв’язок AGN може регулювати й гасити зореутворення та пригнічувати приток газу до галактик.

Про це розповідають у Гарвард-Смітсонівському Центрі астрофізики (CfA).

Скупчення (кластери) галактик – найбільші та найостанніші утворені структури у Всесвіті. Найближчим до нас великим галактичним скупченням є кластер Діви з близько 2000 членів. (Наша галактика Чумацький Шлях входить до "Локальної групи" невеликого розміру з близько п′ятдесяти галактик, іншим великим членом якої є галактика Андромеди.)

Між галактиками в скупченні знаходиться внутрішньокластерне середовище (ВКС) – простір, заповнений гарячим іонізованим газовим матеріалом, температура якого може досягати десяти мільйонів кельвінів або більше. Баланс між охолодженням і нагріванням ВКС визначає властивості та еволюцію ядер скупчень, але він погано вивчений.

Спостереження виявили, що скупчення поділяються приблизно на дві категорії. Вони описуються приблизно як такі, в яких нагрівання стабільно зменшується до центральної частини кластера у кілька тисяч світлових років – так звані "прохолодні ядра"; та ті, де це не відбувається – "не прохолодні ядра". Інші спостереження свідчать про те, що кластери з прохолодним ядром залишилися незмінними відтоді, як Всесвіту було лише близько п’ять мільярдів років, що означає, що характер скупчення визначається відносно рано.

Астрономи вважають, що зворотний зв’язок від одного з двох фізичних процесів відповідає за підтримання нагрівання та охолодження кластерів: потоки, викликані активними галактичними ядрами (AGN, надмасивні чорні діри, що акреціюють, в ядрах галактик), або злиття галактик.

Перші комп’ютерні симуляції формування кластерів схилялись на користь AGN. Вони виявили, що AGN можуть виробляти відтоки, які пригнічують надходження гарячого газу, і це сприяє охолодженню ядра, але було багато застережень – наприклад, велика кількість важких елементів у газі.

Астроном CfA Урміла Чадаяммурі та її колеги використали нову симуляцію ROMULUSC, яка здатна робити обчислення зі структурами настільки "малими", як скупчення у кілька мільярдів сонячних мас, до більшого у приблизно сто тисяч разів (якщо точніше, то від 3 x 10^9 до 1,5 x 10^14 сонячних мас). Симуляція також може врахувати зореутворення й зворотний зв’язок від наднових, турбулентну дисипацію та ефекти акреції AGN.

Астрономи виявили, в узгодженні з попередніми даними, що AGN можуть регулювати охолодження всередині ядер кластерів і робити це без порушення структури скупчення. З іншого боку, злиття, або принаймні лобові злиття, значно руйнують кластер з ефектами, які тривають кілька мільярдів років, і пригнічують активність AGN на кілька порядків величини.

Зворотний зв’язок AGN також гасить зореутворення (він допомагає зберігати матеріал занадто теплим для того, щоб він колапсував у зорі), тоді як газ, нагрітий AGN, швидко розсіюється у великих масштабах.

Автори зазначають, що їх симуляції призначені лише для одного кластера. Вони підкреслюють, що необхідні дослідження більших об’ємів, але, хоча це неможливо з поточними обчисленнями, вони вказують на деякі альтернативні методи, які будуть використовуватися в майбутній роботі.

Дослідження було опубліковано в "Щомісячних повідомленнях Королівського астрономічного товариства" у статті "Фонтани та шторми: вплив зворотного зв’язку та злиття AGN на еволюцію внутрішньокластерного середовища в симуляції ROMULUSC".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.