Когда галактики становятся старше, в них прекращается процесс формирования звезд. Но почему? Кажется, астрономы нашли преступника по горячим следам.
В настоящее время мы знаем, что большинство галактик имеют сверхмассивные черные дыры в их центре. В этих галактических монстрах происходят некоторые энергетические явления, особенного, когда что-то попадает в их аккреционный диск и горизонт событий. Часто энергия, порожденная активным ядром галактики (где про и расположены эти черные дыры), регулирует процессы звездообразования галактики в целом.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества, исследователи полагают, что они нашли причину, почему с возрастом галактики «выключают» процесс звездообразования.
Это невероятно детальный взгляд телескопа Хаббл на спиральную галактику NGC 4921, расположенную на фоне более далеких подобных объектов. Кадр состоит из более 80 отдельных снимков, прошедших через желтые и инфракрасные фильтры.
"Когда вы смотрите в прошлое истории Вселенной, вы видите, как звезды рождаются в галактиках", - говорит Тобиас Брак из Университета Джонса Хопкинса. "В определенный момент процесс звездообразования прекращается. Вопрос: почему? Мы считаем, что основной причиной данного явления являются активные черные дыры".
Брак и его коллеги применили способ, использующийся для изучения больших скоплений галактик, на отдельно взятую галактику. Сделав это, они обнаружили, что сверхмассивные черные дыры формируют «обратную связь на радиочастотах», которая накаляет галактики, предотвращая межзвездные газы от охлаждения, слипания и формирования новых звезд.
Массивные черные дыры в определенном возрасте становятся своего рода «переключателем» и поглощают звездообразовательные структуры.
Это часть программы Хаббл «Пограничные Поля», анализирующая распределение массы в этих гигантских скоплениях и использующая эффект линзирования кластеров, чтобы взглянуть еще дальше во Вселенную.
Как правило, эффект Сюняева-Зельдовича используется для изучения того, изначальное космическое микроволновое фоновое излучение («эхо» Большого Взрыва») взаимодействует с электронами внутри межзвездных газов, заблокированных в скоплениях сотен галактик. Но впервые этот метод был применен, чтобы измерить межзвездную среду среди одиночной галактики.
"Эффект Сюняева-Зельдовича обычно используется для изучения скопления сотен галактик, но галактика, которую мы изучаем, содержит только одну или две структуры", - сказала Меган Гралла, также из Университета Джонса Хопкинса.
С помощью этого эффекта исследователи обнаружили, что все изучаемые галактики имели такое же значение «обратной связи на радиочастотах», что и галактики, в которых не хватало потенциала для формирования звезд. Так уж случилось, что именно эти галактики являются большими и зрелыми эллиптическими галактиками, в которых нагретый межзвездный газ был лишен возможности охлаждения.
"Если газ остается горячим, он не может провалиться под собственным весом. Если газ не может провалиться, то не сформируются новые звезды", - добавил Брак.
Это новый детальный снимок спиральной галактики Messier 61 и ее центральной части. Изображение сложили из наблюдений 2003 и 2004 годов из ныне списанной камеры Хаббла High Resolution Channel (HRC). Ее второе название – NGC 4303. Расположена в 100000 световых лет и по размерам напоминает нашу галактику. С Млечным Путем они входят в галактическую группу в созвездии Девы, хранящей до 2000 спиральных и эллиптических галактик.
«Обратная связь на радиочастотах» происходит, когда что-то попадает в среду, окружающую черную дыру. Хотя черная дыра неизбежно все поглощает, часть этой массы, по какому-то пока непонятному механизму, будет ускорена до релятивистской скорости и вырвется из полюсов черной дыры. Этот энергетически мощный поток плазмы, путешествующий со скоростью близкой к скорости света, генерирует мощные радиоизлучения, нагревающие газы по всей галактики.
Хотя механизмы, лежащие в эффекте «обратной связи на радиочастотах», являются предметом дискуссий, результат очевиден: Черные дыры действуют как нагревательный элемент на плите, сохраняя межзвездный газ горячим и прекращая звездообразовательный процесс в старых галактиках.