Активные галактические ядра (AGN) и охлаждение скоплений галактик

Астрономы с помощью новой компьютерной симуляции скоплений галактик пришли к выводу, что обратная связь AGN может регулировать и гасить звездообразование и подавлять приток газа к галактикам.

Об этом рассказывают в Гарвард-Смитсоновском Центре астрофизики (CfA).

Скопления (кластеры) галактик – самые большие и самые последние из образованных структур во Вселенной. Ближайшим к нам большим галактическим скоплением является кластер Девы из около 2000 членов. (Наша галактика Млечный Путь входит в "Локальную группу" небольшого размера около пятидесяти галактик, другим большим членом которой является галактика Андромеды.)

Между галактиками в скоплении находится внутрикластерная среда (ВКС) – пространство, заполненное горячим ионизированным газовым материалом, температура которого может достигать десяти миллионов кельвинов или больше. Баланс между охлаждением и нагревом ВКС определяет свойства и эволюцию ядер скоплений, но он плохо изучен.

Наблюдения обнаружили, что скопления делятся примерно на две категории. Они описываются примерно как таковые, в которых нагрев стабильно уменьшается к центральной части кластера в несколько тысяч световых лет – так называемые "прохладные ядра"; и те, где это не происходит - "не прохладные ядра". Другие наблюдения свидетельствуют о том, что кластеры с прохладным ядром остались неизменными с тех пор, как Вселенной было около пяти миллиардов лет, что означает, что характер скопления определяется относительно рано.

Астрономы считают, что обратная связь от одного из двух физических процессов отвечает за поддержание нагрева и охлаждения кластеров: потоки, вызванные активными галактическими ядрами (AGN, аккрецирующие сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик), или слияние галактик.

Первые компьютерные симуляции формирования кластеров склонялись в пользу AGN. Они обнаружили, что AGN могут производить оттоки, подавляющие поступление горячего газа, и это способствует охлаждению ядра, но было много оговорок – например, большое количество тяжелых элементов в газе.

Астроном CfA Урмила Чадаяммури и ее коллеги использовали новую симуляцию ROMULUSC, которая способна производить вычисления со структурами столь "малыми", как скопления в несколько миллиардов солнечных масс, до большего в примерно сто тысяч раз (если точнее, то от 3 x 10^9 до 1,5 x 10^14 солнечных масс). Симуляция также может учесть звездообразование и обратную связь от сверхновых, турбулентную диссипацию и эффекты аккреции AGN.

Астрономы обнаружили, в соответствии с предварительными данными, что AGN могут регулировать охлаждение внутри ядер кластеров и делать это без нарушения структуры скопления. С другой стороны, слияния или по крайней мере лобовые слияния значительно разрушают кластер с эффектами, которые продолжаются несколько миллиардов лет, и подавляют активность AGN на несколько порядков величины.

Обратная связь AGN также гасит звездообразование (она помогает сохранять материал слишком теплым для того, чтобы он коллапсировал в звезды), тогда как газ, нагретый AGN, быстро рассеивается в больших масштабах.

Авторы отмечают, что их симуляции предназначены только для одного кластера. Они подчеркивают, что необходимы исследования больших объемов, но хотя это невозможно с текущими вычислениями, они указывают на некоторые альтернативные методы, которые будут использоваться в будущей работе.

Исследование было опубликовано в "Ежемесячном сообщении Королевского астрономического общества" в статье "Фонтаны и бури: влияние обратной связи и слияния AGN на эволюцию внутрикластерной среды в симуляции ROMULUSC".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.