Астрономы выяснили, как черные дыры «успокаивают» галактики

Гигантские черные дыры, расположенные в центре большинства крупных галактик, оказывают влияние на их эволюцию и останавливают звездообразование — к такому выводу пришла группа ученых, ведущих Слоановский Цифровой Обзор Неба (SDSS). Результаты работы были опубликованы в журнале Nature.

Международная группа ученых, в которую входит сотрудник Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга (ГАИШ МГУ) Дмитрий Бизяев, обнаружила примеры того, как гигантские черные дыры в центре крупных галактик разогревают поступающий извне газ, не давая ему охладиться, осесть и образовать звезды во всей галактике целиком.

Давно замечено, что множество массивных галактик к настоящему времени прекратили активное звездообразование и потеряли большую часть необходимого для этого строительного материала — газа. Что останавливает рождение звезд в таких галактиках, до сих пор остаётся нерешённой проблемой.

Сравнительно недавно исследователи получили доказательства того, что иногда чёрная дыра в центре может оказывать влияние на жизнь звезд во всей галактике, а не только в ближайших окрестностях. Но как часто это происходит, и является ли это неизбежной стадией эволюции любой нормальной галактики, пока не ясно. В своей работе ученые рассмотрели несколько галактик, исследованных командой обзора близких галактик MaNGA (Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory). Этот проект по обзору 10 тыс. галактик был запущен в 2014 году международной коллаборацией астрономов из 34 университетов и научных центров. Он стал частью самого крупного в истории обзора трехмерной структуры Вселенной SDSS-IV.

В своей 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 звёзды, а выбрасывается из системы за счёт активности центрального объекта», — пояснил Дмитрий Бизяев.

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

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

MaNGA использует специальный обзорный 2.5-метровый телескоп на обсерватории Apache Point, который позволяет проводить панорамную спектроскопию одновременно для многих галактик, находящихся в его поле зрения. Отличные спектральные данные, полученные для большого количества объектов, позволяют астрономам понять закономерности жизни и эволюции галактик и их скоплений — строительных блоков, из которых состоит Вселенная. По мнению авторов публикации в Nature, их исследование — один из примеров эффективного использования данных обзора MaNGA, и в ближайшем будущем количество изученных «красных гейзеров» станет больше.