Астрономы получили новое понимание того, как массивные «спящие» галактики (dormant galaxies) сохраняют свою стабильность даже при наличии газа, который в соответствии с космологическими теориями мог бы вызывать рождение молодых звезд. Работа, представленная 8 января на отчетном ежегодном собрании Американского астрономического общества и опубликованная в вестнике Калифорнийского университета Санта-Крус, показывает, что в так называемых «красных гейзерах» (red geysers) медленный и упорядоченный приток холодного газа может играть ключевую роль в поддержании активности центральной сверхмассивной черной дыры (СМЧД) и подавлении звездообразования как в центре, так и на периферии.
Красные гейзеры — редкие системы, составляющие не более 6–8 % всех ближайших спящих галактик, но привлекающие внимание необычными потоками ионизированного газа, простирающимися на десятки тысяч световых лет. Долгое время ученые не могли объяснить, откуда черные дыры берут «топливо» для своей активности, поскольку в бездействующих галактиках горячего газа практически нет.
Сон гейзеров питает чудовищ
Используя данные спектроскопии из обзора SDSS-IV MaNGA, команда под руководством Ариана Могни (Arian Moghni) из университета Санта-Круз проанализировала движения холодного нейтрального газа в 140 галактиках, подпадающих под определение «красных гейзеров». Ученые обнаружили, что газ движется не хаотично, а постепенно стекается в центр галактик со средней скоростью 47 км/с, что примерно в 10 раз медленнее, чем ожидалось.
Такие организованные медленные потоки создают условия для устойчивого питания СМЧД без ненужных спецэффектов типа грандиозных событий приливного разрушения или гигантских джетов. Говоря бытовым языком, черная дыра работает на малых оборотах (сжигает газ на медленном огне). Вероятно, существует обратная связь (feedback) по отношению к галактике, но она получает от СМЧД ровно столько вещества и энергии, сколько требуется, чтобы поддерживать текущую звездную массу.
Похоже, все указывает на то, что холодный газ, неспешно направляется к центру красного гейзера, где он может питать и поддерживать активность черной дыры.
Корреляция между притоком газа и активностью СМЧД прослеживается в радиодиапазоне: примерно у 30% объектов объем излучающего радиоволны газа значительно больше, чем у остальных. Это, пусть и косвенно, указывает на то, что черные дыры получают свой «газовый паек» именно через эти неторопливые потоки.
Особую роль в пополнении запасов газа, по мнению исследователей, играют взаимодействия с соседними карликовыми галактиками и слияния с ними. Во взаимодействующих системах область инфлюирующего газа в среднем в 2,5 раз больше, чем у изолированных галактик. Это означает, что внешние воздействия могут эффективно «доставлять» холодный газ внутрь «спящей» системы.
Ценность исследования
Работы подтверждает модель, в которой цикл притока холодного газа, питания черной дыры и обратной связи от нее позволяет галактикам оставаться спокойными — то есть сохранять низкий уровень звездообразования на протяжении миллиардов лет, даже если газ присутствует в достаточном количестве для потенциальной генерации новых звездных объектов.
Впрочем, не все так однозначно. Согласно другим исследованиям, во многих ранних галактиках прекращение звездообразования происходило намного раньше, чем предсказывали модели — уже через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, что усложняет теорию эволюции галактик.
Недавно ученые впервые экспериментально доказали предсказанный Альбертом Эйнштейном эффект Лензе-Тирринга — искривление пространства-времени при поглощении звезды черной дырой.
