Астрономы выяснили, как черные дыры «успокаивают» галактики

Огромные черные дыры, расположенные в центре большинства крупных галактик, оказывают влияние на их эволюцию и останавливают звездообразование.

Сверхмассивная черная дыра и ее аккреционный диск в представлении художника. Источник: NASA/JPL-Caltech

Такие выводы сделала международная группа ученых, ведущих Слоановский Цифровой Обзор Неба (SDSS). Результаты их работы были опубликованы в Nature. В группу ученых входит сотрудник Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга (ГАИШ МГУ) Дмитрий Бизяев. 

По словам специалистов, им удалось найти примеры того, как огромные черные дыры в центре крупных галактик разогревают поступающий извне газ, не давая ему охладиться, осесть и образовать звезды во всей галактике целиком.

Уже давно замечено, что множество массивных галактик к настоящему времени прекратили активное звездообразование и потеряли большую часть необходимого для этого строительного материала - газа. Для ученых до сих пор остается загадкой, что именно останавливает рождение звезд в таких галактиках.

Сравнительно недавно были получены доказательства того, что иногда черная дыра в центре может оказывать влияние на жизнь звезд во всей галактике, а не только в ближайших окрестностях, однако как часто это происходит, и является ли это неизбежной стадией эволюции любой галактики, пока не известно.

В новой работе ученые рассмотрели несколько галактик, исследованных командой обзора близких галактик MaNGA (Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory). Этот проект по обзору 10 тысяч галактик был запущен в 2014 году международной коллаборацией астрономов из 34 университетов и научных центров. Он является частью самого крупного в истории обзора трехмерной структуры Вселенной SDSS-IV.

В работе астрономы обнаружили достаточно крупные галактики, находящиеся на пассивной стадии эволюции (так называемые «красные и пассивные»), в которых не рождаются звезды и отсутствует газ. «В них панорамная спектроскопия позволила увидеть потоки разогретого газа, которые в виде широких конусов бьют из центров этих галактик. Строительный материал есть: видно, что газ поставляется из межгалактического пространства, но не успевает охладиться, осесть и образовать звезды, а выбрасывается из системы за счет активности центрального объекта», - пояснил Дмитрий Бизяев.

Прототипом подобных объектов стала пара галактик, которой астрономы дали собственные имена - Акира и Тецуо (Тецуо - маломассивный компонент Акиры). Ученые заметили, что холодный газ из галактики-спутника падает на пассивную, в плане звездообразования, основную галактику, центральная сверхмассивная черная дыра которой разогревает его и выбрасывает обратно в межгалактическое пространство.

Авторы работы назвали данный эффект «красным гейзером» и сделали предположение, что он может быть не экзотическим, а одним из типичных механизмов, регулирующих приток и отток газа, а главное - подавляющих звездообразование в галактиках. «Данный процесс может включаться на короткое время, и встречается достаточно часто во Вселенной», — уверен Бизяев.

MaNGA использует специальный обзорный 2.5-метровый телескоп обсерватории Apache Point, позволяющий проводить панорамную спектроскопию одновременно для многих галактик, находящихся в его поле зрения. Отличные спектральные данные позволяют астрономам выявить закономерности жизни и эволюции галактик и их скоплений - строительных блоков, из которых состоит Вселенная. По мнению авторов работы, их исследование является одним из примеров эффективного использования данных обзора MaNGA, и в ближайшем будущем количество изученных «красных гейзеров» увеличится.