Астрономы могли ошибаться в своих представлениях о причинах гибели галактик

Фото из открытых источников

На протяжении десятилетий астрономы обвиняли столкновения гигантских галактик в прекращении звездообразования. Идея заключалась в том, что при слиянии галактик образуются мощные черные дыры, которые выбрасывают газ, необходимый для образования новых звезд. Новое исследование предполагает, что данное объяснение сильно преувеличено. Результаты исследования были опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Проанализировав более 11 000 смоделированных галактик, исследователи обнаружили, что слияния не являются ни необходимыми, ни достаточными условиями для предотвращения образования звезд в галактиках.

Вместо этого, результаты указывают на то, что более вероятной причиной одного из крупнейших переходов в жизни галактики являются более медленные, долгосрочные внутренние процессы.

Исследователи из Флоридского международного университета (FIU) обнаружили, что одних только слияний галактик недостаточно, чтобы объяснить, почему галактики перестают формировать новые звезды — процесс, который астрономы называют «тушением».

Вместо этого, имеющиеся данные указывают на более медленные внутренние изменения, которые происходят на протяжении миллиардов лет.

«Меня всегда увлекала эволюция галактик и вопрос о том, почему одни галактики продолжают формировать звезды, а другие полностью прекращают это делать», — сказал Камило Казимиро из Университета Флориды.

На протяжении десятилетий астрономы полагались на так называемую парадигму слияния-квазара-гашения. Идея проста. При столкновении галактик огромные объемы газа падают к центру новообразованной системы. Этот газ питает сверхмассивную черную дыру, заставляя ее высвобождать огромное количество энергии.

Согласно этой теории, энергия либо нагревает газ, либо выталкивает его из галактики. Без достаточного количества холодного газа новые звезды больше не могут образовываться. Сверхмассивные чёрные дыры находятся в центрах большинства крупных галактик, включая Млечный Путь.

Хотя многие из них сегодня остаются относительно спокойными, они могут стать чрезвычайно активными, когда в них попадает большое количество вещества. В периоды активной активности, известные как периоды существования квазаров, они входят в число самых ярких объектов во Вселенной.

Вместо того чтобы сосредотачиваться на отдельных галактиках, исследовательская группа изучила более 11 000 смоделированных галактик, используя IllustrisTNG, одну из самых передовых в мире космологических симуляций. Этот проект позволяет ученым наблюдать за галактиками на протяжении миллиардов лет, отслеживая их рост, слияния, черные дыры и звездообразование на протяжении всей космической истории.

Если бы слияния действительно приводили к прекращению звездообразования в галактиках, то эту закономерность было бы легко заметить. Ожидается, что галактики перестанут формировать звезды относительно скоро после крупных столкновений. Однако исследователи обнаружили обратное. Лишь около 3 процентов крупных слияний галактик сопровождались прекращением активности в течение миллиарда лет.

Когда команда подсчитала все слияния, как крупные, так и мелкие, оказалось, что лишь около 12 процентов из них были связаны с галактиками, прекратившими звездообразование. В большинстве галактик, прекративших звездообразование, не наблюдалось признаков недавнего слияния.

Результаты позволяют предположить, что астрономы, возможно, придавали слишком большое значение драматическим событиям. Традиционно астрономы искали впечатляющие вспышки черных дыр и яркие квазары вблизи центров галактик.

По словам соавтора исследования, профессора Асы Блака, такой подход, возможно, упустил из виду более широкую картину. Он отметил, что гораздо важнее суммарная энергия, которую черная дыра высвобождает на протяжении миллиардов лет, даже если этот процесс не является ни эффектным, ни особенно драматичным.

Эта идея согласуется с растущей картиной эволюции галактик. Вместо того чтобы меняться из-за одного крупного события, галактики могут постепенно истощать или терять холодный газ, необходимый для образования новых звезд. Небольшие изменения, накапливающиеся в течение огромных промежутков времени, могут иметь гораздо больший эффект, чем единичное столкновение.

Для Казимиро этот проект также стал важной вехой. Это его первая научная статья, опубликованная в рецензируемом журнале, и в ней ставится под сомнение объяснение, которое определяло исследования в области астрофизики на протяжении десятилетий.

«Я никак не ожидал, что мне придётся оспаривать давно устоявшуюся идею в эволюции галактик на столь раннем этапе своей карьеры», — сказал он. «В то же время я очень доверяю своему научному руководителю и самому научному процессу. Одна из важнейших составляющих науки — это готовность проверять даже широко принятые идеи на основе новых данных и более совершенных симуляций».

В исследовании не удаётся точно определить процесс, который приводит к прекращению звездообразования в галактиках. Вместо этого, исследование сужает круг поиска, показывая, что слияния галактик сами по себе не могут объяснить то, что астрономы наблюдают во Вселенной.

Это ставит перед учеными важный вопрос. Если гигантские столкновения обычно не являются причиной, то какие медленные, устойчивые процессы незаметно приводят к прекращению звездообразования? Дальнейшие наблюдения, усовершенствованные компьютерные модели и телескопы следующего поколения могут помочь дать ответ.