Жила быстро и умерла молодой: в юной галактике закончилось топливо
Астрономы из Кембриджского университета изучили массивную галактику GS-10578 в ранней Вселенной и выяснили причину прекращения в ней звездообразования. Наблюдатели с Земли видят этот объект таким, каким он был примерно через три миллиарда лет после Большого взрыва. Для исследования ученые объединили данные космического телескопа «Джеймс Уэбб» и комплекса радиотелескопов ALMA. Результаты показали, что галактика не погибла в одной катастрофе, а «умерла от голода» из-за влияния сверхмассивной черной дыры.
Объект исследования получил неофициальное название «Галактика Пабло» в честь астронома, который первым детально его описал. Для столь раннего периода Вселенной эта система огромна: ее масса превышает массу Солнца примерно в 200 миллиардов раз. Основная часть звезд сформировалась здесь в период между 12,5 и 11,5 миллиардами лет назад. Однако затем процесс рождения новых светил остановился, несмотря на относительную молодость галактики.
Виновником затухания оказалась сверхмассивная черная дыра в центре системы. Она действовала не через одномоментный разрушительный взрыв, а постепенно. Черная дыра периодически нагревала газ внутри галактики и вокруг нее. Звездам для формирования необходим холодный газ, который под действием гравитации сжимается и зажигает новые светила. Из-за постоянного нагрева запасы холодного водорода не восполнялись, и галактика медленно теряла способность к росту.
Для подтверждения этой гипотезы исследователи провели почти 7 часов наблюдений с помощью системы ALMA. Они пытались обнаружить следы угарного газа, который служит маркером наличия облаков холодного водорода. Даже при таком длительном и глубоком сканировании приборы ничего не зафиксировали. Отсутствие сигнала стало ключевым доказательством того, что в галактике практически не осталось топлива для звезд.
Почему спят галактики: астрономы изучили, что подавляет звездообразование в красных гейзерах
Спектральный анализ данных с телескопа «Джеймс Уэбб» дополнил картину. Приборы зафиксировали мощные ветры из нейтрального газа, которые исходят от черной дыры со скоростью около 400 километров в секунду. Эти потоки ежегодно выбрасывают из галактики массу газа, равную 60 массам Солнца. Расчеты показывают, что при таком темпе оставшееся топливо иссякло очень быстро — за срок от 16 до 220 миллионов лет. Само звездообразование прекратилось около 400 миллионов лет назад.
Структура галактики выглядит как спокойный вращающийся диск. Это исключает версию о столкновении с другой галактикой, так как подобное событие нарушило бы форму диска. Следовательно, причиной остановки развития стали именно внутренние процессы. Периодические выбросы энергии от черной дыры отталкивали притекающий газ или нагревали его, поэтому галактический «бак» так и не смог наполниться заново.
Результаты работы помогают объяснить существование целой популяции массивных и старых на вид галактик в ранней Вселенной, которые сейчас находит «Уэбб». Раньше такие объекты считались аномалией, но теперь астрономы полагают, что сценарий медленного истощения ресурсов встречается гораздо чаще, чем предполагалось. Группа исследователей получила дополнительное время для работы с инструментом MIRI на борту телескопа. Новые наблюдения будут направлены на поиск более теплого газа, что позволит уточнить механику взаимодействия черной дыры и окружающей материи.
Источник иллюстрации: JADES Collaboration
Самое популярное
