Почему спят галактики: астрономы изучили, что подавляет звездообразование в красных гейзерах
Некоторые массивные галактики перестают формировать новые звезды и остаются «спящими» миллиарды лет. При этом внутри них часто сохраняется газ, который теоретически мог бы стать топливом для новых светил. Новое исследование редкого класса галактик, известных как красные гейзеры, предлагает объяснение этому феномену. Оказывается, медленные и организованные потоки холодного газа питают сверхмассивные черные дыры в центре. Те, в свою очередь, создают ветры, которые не дают звездам зажигаться.
Красные гейзеры встречаются довольно редко и составляют всего 6–8% от всех близлежащих спокойных галактик. Ученые обратили на них внимание из-за необычных характеристик. В данных обзора SDSS-IV MaNGA у таких систем заметили слабые и протяженные потоки ионизированного газа. Эти потоки растягиваются на десятки тысяч световых лет. Считается, что такие галактические ветры возникают из-за активности сверхмассивной черной дыры в центре. Главный вопрос заключался в источнике питания для этих черных дыр. Ранее ученые видели признаки притока газа, но не понимали его происхождение и связь с центральным объектом.
«Гейзер» массой 50 миллионов Солнц — в другой галактике происходит странный катаклизм
Студент Калифорнийского университета в Санта-Круз Ариан Могни и его коллеги решили разобраться в этом механизме. Результаты их работы сейчас находятся на рецензировании в The Astrophysical Journal. Команда изучила движение холодного нейтрального газа внутри 140 красных гейзеров. Для этого они использовали спектроскопические измерения, которые позволяют картировать движения вещества по всей галактике. Особое внимание исследователи уделили спектральной линии поглощения натрия. Этот маркер указывает на присутствие относительно холодного газа с температурой от 100 до 1000 кельвинов (от -173,15 до 726,85 °C).
Моделирование показало интересную картину. Газ в этих галактиках не падает хаотично и не выбрасывается наружу, как это бывает в дисковых структурах. Вместо этого он медленно дрейфует к центру галактики. Скорость его движения составляет около 47 километров в секунду. Это удивительно медленно: всего 10% от скорости, которую газ набрал бы при свободном падении под действием гравитации. Движение газа оказалось очень упорядоченным. Его случайные колебания намного слабее, чем у окружающих звезд. Это говорит о спокойном и когерентном течении потока без сильных возмущений.
Авторы исследования также обнаружили четкую связь между этим притоком и активностью черной дыры. Примерно 30% изученных галактик излучают радиоволны. Это верный признак работы центральной сверхмассивной черной дыры. В таких системах объем втекающего холодного газа оказался значительно больше, чем в красных гейзерах без радиоизлучения. Газ словно специально направляется к центру, чтобы поддерживать активность черной дыры.
Еще более заметные различия проявились при анализе окружения галактик. Если красный гейзер взаимодействует с соседями или имеет следы прошлых слияний, запасы втекающего газа в нем гораздо больше. В таких системах площадь, покрытая падающим холодным газом, в среднем в 2,5 раза больше, чем у одиночных галактик. Это указывает на то, что взаимодействия галактик работают как механизм дозаправки. Мелкие слияния поставляют холодный газ, который затем падает в центр.
Полученные данные подтверждают циклическую модель жизни таких галактик. Внешние взаимодействия и внутренние процессы направляют газ к центру. Там он питает черную дыру на низком уровне активности. Эта активность создает обратную связь в виде ветров, которые подавляют звездообразование. Так массивные галактики остаются неактивными, даже если у них есть необходимые ингредиенты для создания звезд.
Источник обложки: Scott Lord/Pexels
Самое популярное
