Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 20.08.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Чёрные дыры могут регулировать степень рождения новых звёзд в галактиках

Чёрные дыры могут регулировать степень рождения новых звёзд в галактиках
shortstoryf

Астрономы обнаружили удивительный и уникальный процесс, благодаря которому, возможно, самые древние эллиптические галактики во Вселенной всё ещё в состоянии рождать новые звёзды, не смотря на то, что пик их активности уже давно прошёл. И всё это в очередной раз удалось достичь благодаря мощному космическому телескопу Хаббла, который обладает очень большим разрешением в видимом диапазоне и высокой чувствительностью в ультрафиолетовом спектре. Именно поэтому астрономы смогли заметить светящиеся узлы горячих, синих звёзд, формирующихся вдоль джетов активных чёрных дыр. А эти чёрные дыры были обнаружены как раз в центрах многих эллиптических галактик.

Объединив эти данные с наблюдениями от специально выбранных других космических и наземных телескопов, две независимые друг от друга команды учёных обнаружили, что чёрная дыра, джеты и новорождённые звёзды являются всеми необходимыми составными частями одного очень интересного автономного цикла. Высокоэнергетические джеты, выбрасываемые чёрной дырой, разогревают гало окружающего её газа, контролируя, таким образом, скорость его охлаждения и то, как он попадает в галактики.

«Представьте, что газ, окружающий галактику — это её атмосфера. Эта атмосфера может содержать вещество в различных состояниях, точно так же как у нашей собственной атмосферы есть газ, облака и дожди. То, что мы сейчас наблюдаем в космическом пространстве, чем-то похоже на земные грозы. Поскольку джеты сталкиваются с этим газом и выбрасывают его от центра галактики, часть этого газа, естественно, охлаждается и коллапсирует в холодные глыбы, которые опять возвращаются к центру галактики, совсем как капли дождя», — Меган Донахью из Университета штата Мичиган.

И вот эти «капли дождя» в конечном счете, становятся достаточно холодными для того, чтобы стать формирующими звёзды облаками холодного молекулярного газа, а уникальные ультрафиолетовые способности «Хаббла» позволяют напрямую исследовать это потоки звёздообразования. Учёные практически уверены в том, что эти потоки связаны с релятивистскими струями, поскольку обнаружены в космических нитях, оборачивающихся вокруг них, или обрамляют края космических пузырей, которые эти джеты раздули. И всё это в конечном итоге формируется в виде циркулирующего потока газа, формирующего новые звёзды, вокруг центральной чёрной дыры.

Плотность газа

Реальные наблюдения телескопа «Хаббл» за плотностью газа в центральных регионах двух галактик. Внизу: компьютерная симуляция газовых узлов, в которых происходит рождение новых звёзд, так же в двух галактиках. Источник: NASA/ESA/M. Donahue/Y. Li

Но так происходит только с тем газом, который попадает под влияние джетов. В то время, как одна часть газа постепенно охлаждается, остальная его часть интенсивно подогревается чёрной дырой, что препятствует более быстрому охлаждению все газовой атмосферы в целом. Весь этот цикл представляет собой автономный механизм с обратной связью, как термостат, способный поддерживать температуру в комнате, только в случае с чёрной дырой теплоносителем здесь выступает нагретый ей газ. А дальше всё просто: если охлаждение происходит быстрее равновесного значения, джеты становится более мощными из-за того, что в них попадает больше молодых звёзд, общая температура начинает увеличиваться. А если температура становится выше средней, то газ не успевает остывать и формироваться в звёзды, из-за этого к чёрной дыре возвращается меньше плотного вещества, и джеты становятся менее интенсивными.

Это открытие проливает свет на то, почему много эллиптических галактик в современной Вселенной не испытывают на себе множество вспышек звёздообразования. Со временем этот вопрос добавился ещё одним: почему галактики, переполненные газом, не перерабатывают весь этот газ в звёзды. Теоретические модели развития галактик показывают, что современные галактики, более массивные, чем наш Млечный Путь, должны, буквально, разрываться от новых звёзд. Теперь учёные в состоянии понять, что существуют определённые циклы нагревания и охлаждения, которые и контролируют рождение новых звёзд. Мелкий, практически, моросящий «дождь» холодного газа обеспечивает достаточно топлива для джетов центральной чёрной дыры, чтобы сохранять остальную часть газа галактики горячей. Исследователи даже говорят, что галактики не нуждаются в фантастических катастрофических событиях, таких как столкновения, чтобы объяснить эти филаменты звёздообразования, которые они видят.

В исследовании, которое проводилось во главе с Донахью, рассматривался ультрафиолетовый спектр множества массивных эллиптических галактик, которые были обнаружены в рамках обзора CLASH (Cluster Lensing And Supernova Survey with Hubble, Обзор линзирующих скоплений и сверхновых с Хабблом). Этот обзор содержит информацию об эллиптических галактиках в отдалённой Вселенной, здесь присутствуют как те, которые формируют новые звёзды, так и те, которые уже давно этого не делают. Другая независимая группа, во главе с Гранто Трембли из Йельского университета, наоборот, изучала только активные эллиптические галактики в соседней Вселенной. В обоих случаях нити и узлы областей рождения новых звёзд были очень похожими. Но не обошлось здесь и без компьютерного моделирования. Был проведён полный цикл новых симуляций гидродинамики потоков газа, разработанных Мичиганским университетом.

«Это впервые, когда мы имеем на руках уже готовые модели, которые показывают нам то, как некоторые вещи должны выглядеть. И когда мы сравниваем эти модели с реальными данными, то видим ошеломляющее подобие между формирующими звёзды потоками, которые наблюдаем и которые образуются в моделях», — объясняет Донахью.

Наряду с Хабблом, который показывает, где располагаются старые и новые звёзды, в исследованиях принимали участие следующие приборы: «GALEX», «Гершель», «Спитцер», «Чандра», «XMM-Newton», Очень Большой Телескоп Национальной радиоастрономической обсерватории,  3.5-метровый телескоп WIYN и 6.5-метровый Магелланов телескоп имени Бааде. Все вместе эти телескопы составили полную картину того, где сконцентрирован весь газ, от самого горячего, до самого холодного.

По информации NASA.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google