Наблюдения показали, как черные дыры перемешивают вещество, окружающее галактику

Фото из открытых источников

Сверхмассивные чёрные дыры — мощные двигатели. Они способны разрывать звёзды на части и поглощать их. Они выбрасывают струи ионизированного газа со скоростью, близкой к скорости света. С другой стороны, эти гравитационные гиганты довольно малы. Хотя их масса может достигать миллионов или миллиардов солнечных масс, они локализованы в пределах размеров звёздной системы. 

Галактики, в которых они обитают, простираются более чем на 100 000 световых лет и могут иметь массу более 100 миллиардов солнечных масс. Так как же эти локализованные мощные объекты оказывают такое большое влияние на эволюцию галактик? Этому посвящено новое исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters.

Из наблюдений мы знаем, что черные дыры и их галактики тесно связаны. Мы все еще пытаемся понять, как именно они взаимодействуют. Большая часть исследований сосредоточена на центральной области галактики. В конце концов, именно там находится черная дыра и большая часть звезд, газа и пыли. Это новое исследование посвящено внешней области галактики.

Хотя звездная область галактики — это та часть, которую мы легко видим, галактики также окружены обширной областью газа, известной как окологалактическая среда (ОГС). Со временем ОГС остывает и сжимается, обеспечивая источник вещества для новых звезд. Но исследования областей ОГС показывают, что большая ее часть остается на внешней границе галактики. Вопрос в том, почему, и ответ, по-видимому, кроется в галактической черной дыре.

Мощные струи сверхмассивной чёрной дыры переносят вещество к внешней границе галактики, но только вдоль полярной оси чёрной дыры. Ранее считалось, что большая часть окологалактического вещества не будет затронута этим явлением. Новое исследование выявило тонкое взаимодействие.

Исследовательская группа изучила области H-альфа вокруг сотен галактик с активными джетами. Излучение H-альфа вызвано ионизированным водородом. Везде, где наблюдается сигнал H-альфа, значит, область достаточно теплая для ионизации водорода. Используя данные обзора Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) и обзора LOFAR Two-meter Sky Survey (LoTSS), авторы обнаружили области H-альфа вблизи джетов, как и ожидалось, но также обнаружили, что свет джетов ионизирует области, расположенные дальше. Это означает, что джеты нагревают окологалактическую среду сильнее, чем предполагалось. Группа также изучила линию поглощения магния, которая указывала на более низкую общую температуру внутри окологалактической среды. Таким образом, нагрев явно обусловлен самими джетами.

Это означает, что активные струи перемешивают вещество. Происходит обмен теплом с окологалактическим материалом, уменьшая его количество, падающее внутрь галактики. В результате остается меньше материала, доступного для образования звезд. Существуют и другие факторы, влияющие на звездообразование, но это исследование показывает, насколько некоторые взаимодействия являются незначительными.

Галактические черные дыры смертельно опасны для звезд, которые приближаются к ним слишком близко, но они также могут препятствовать образованию некоторых далеких звезд.