space

Hubble открыл регулирование потоков газа и рождения звезд струями из черных дыр

Категория: Наблюдения

black_holeОбъединив данные телескопа Hubble с наблюдениями сети наземных и орбитальных телескопов, две независимые команды ученых пришли к выводу, что черные дыры, струи и новорожденные звезды – части одного саморегулируемого цикла.

Руководитель первой группы, Меган Донью из Мичиганского университета: «Представьте, что газ окружает галактику подобно атмосфере. Она содержит материю в разных состояниях, подобно как у нашей Земли есть газ, облака и дождь. Мы наблюдаем процесс, идентичный ливню. Струи выталкивают газ из центра галактики, часть его остывает и образует холодные глыбы, которые возвращаются в центр галактики как дождевые капли».

«Они достаточно холодны для звездообразования из холодного молекулярного газа. Hubble, работающий в дальнем спектре ультрафиолета, позволил нам увидеть эти ливни звездообразования», рассказывает руководитель второго исследования, Грант Трембли из Йельского университета. «Ливни связаны со струями, так как они замечены в волокнах и усиках, которые укрывают струи или располагаются по краям гигантских пузырей, надуваемых ими. Они завершают создание вихревых луж газа для формирования звезд вокруг центральной черной дыры».

По мере приближения к черной дыре, газовый муссон превращается в мелкий дождь. Пока поток остывает, черная дыра подогревает оставшийся газ в галактике для предотвращения быстрого остывания газового конверта. Весь цикл – это саморегулируемый механизм, напоминающий термостат в отопительной системе дома. Поток газа, вокруг черной дыры обеспечивает струи необходимым топливом. Чем сильнее он охлаждается, тем энергичнее и больше тепла дают струи. И наоборот, при чрезмерном нагревании они снижают потребление топлива и ослабевают.

Открытие раскрыло загадку, почему многие эллиптические галактики в нынешней вселенной не блистают высокой степенью рождения звезд. Многие годы вопрос, почему переполненные газом галактики не конвертируют его весь в звезды не давал астрономам покоя. Казалось бы, галактики массивнее Млечного Пути должны разрываться от формирования звезд, а оказалось наоборот.

Теперь ученые разгадали загадку остановки развития галактики, при котором цикл нагрева и охлаждения регулирует рождение звезд. Небольшие дожди охлажденного газа дают достаточно топлива для того, чтобы струи из центральной черной дыры сохраняли остальной газ в галактике горячим. Исследователи говорят, что наблюдаемые ливни рождения звезд не вызываются фантастическими или катастрофическими явлениями, например столкновения галактик.

Исследование Донью рассматривало свет дальнего спектра ультрафиолета, исходящего от массивных эллиптических галактик, обнаруженных в процессе обзора сверхновых и изучения феномена гравитационного лизирования с помощью телескопа Hubble (CLASH), который охватывает галактики далекой вселенной. Команда Трембли сосредоточилась на ближних галактиках с фейерверками в центре. В обоих случаях феномены образования нитей и узлов рождения звезд оказались очень похожи. Ранее свое исследование степени появления звезд независимо от Трембли провел Рупал Миттал, который сотрудничает с Рочестерским институтом технологий и Институтом гравитационной физики имени Макса Планка. Объектами стали те же галактики и принципы, которыми руководствовалась команда Трембли.

Исследователям помогла серия компьютерных симуляций гидродинамики газовых потоков, разработаных Юан Ли из Мичиганского университета. «Впервые мы располагаем точными моделями происходящего», рассказывает Донью. «Когда мы сравниваем полученные данные, то видим потрясающую схожесть наблюдаемых нами звездообразующих ливней и явления в симуляции. Теперь мы можем применить физическое понимание к моделям».

Кроме самого Хаббла, отображающего положение старых и новых звезд, ученые использовали данные Исследователя эволюции галактик (GALEX), Обсерватории Гершель, космического телескопа Шпитцер, рентгеновской обсерватории Чандра, Многозеркальной рентгеновской миссии (XMM-Newton), Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) и ряда других мощных телескопов. Сотрудничество обсерваторий нарисовало полную картину распределения газа от самых горячих до самых холодных слоев. Телескопы продемонстрировали галактическую экосистему, включая черную дыру и ее влияние на галактику и окружающий ее газ.

Поделиться с друзьями: