Астроном из МГУ назвал чёрные дыры ограничителями роста галактик

Международная группа учёных, в которую входит сотрудник Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ (ГАИШ МГУ) Дмитрий Бизяев, обнаружила, что гигантские чёрные дыры в центрах крупных галактик порождают сильнейший "ветер", разогревая поступающий извне газ и не давая ему образовать звёзды. Открытие позволяет поставить точку в вопросе о том, что именно останавливает звёздообразование в современных галактиках, и почему в молодой Вселенной оно шло гораздо активнее. Соответствующая статья опубликована в Nature.

Подавляющее большинство наблюдаемых галактик массой более 20 миллиардов Солнц являются "тихими заводями", в которых звёзды либо вообще не образуются, либо образуются крайне редко. Если бы эти процессы в молодой Вселенной шли с такой же низкой скоростью, звёзд в ней до сих пор было бы крайне мало. Наблюдения за областями космоса, удалёнными от нас на многие миллиарды световых лет, выявило, что за последние 10 миллиардов лет доля "тихих" галактик выросла более чем в 25 раз. Между тем количество газа, из которого и формируются светила и их планеты, за это время изменилось довольно слабо. Всё это много лет заставляло астрономов задаваться вопросом: что пошло не так в сегодняшних галактиках, и какой именно фактор столь резко затормозил звёздообразование в них.

Чтобы разобраться во всём этом, учёные рассмотрели несколько галактик из обзора MaNGA ("Картографирование близлежащих галактик в Обсерватории Апаш пойнт", Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory). Среди десяти тысяч ближайших подобных структур астрономы обнаружили достаточно крупные галактики, с большим количеством старых красных звёзд (они живут намного дольше остальных). Там почти нет звёзд других цветов, то есть новые светила не рождаются уже давно, и одновременно в центрах таких галактиках отсутствует газ. Как отмечает Дмитрий Бизяев, с помощью панорамной спектроскопии исследователи нашли во многих таких галактиках огромные потоки разогретого газа в виде широких конусов, которые бьют из их центров во все стороны.

И хотя галактика, в силу своей массивности, одновременно с этим получает немало газа из окружающих её межгалактических пространств, это не ведёт к накоплению газовых облаков и их коллапсированию в звёзды. Сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики активно поглощает материю, при этом окружающий её аккреционный диск перегревается, и начинает ярко светиться в рентгеновском диапазоне. Излучение от него нагревает весь газ, попадающий в центр такой галактики, и попутно выталкивает его обратно за её пределы.

Среди прочих исследователи наткнулись на крайне интересную пару галактик, которые они назвали "Акира" и "Тецуо" (в честь персонажей известной манги "Акира"). Первая является более массивной (как и крупная чёрная дыра в её центре), вторая же — её галактика-спутник. Чёрная дыра в центре Тецуо не так массивна, что позволяет её газу оставаться сравнительно холодным. Тяготение Акиры постепенно высасывает этот газ из Тецуо, но воспользоваться этим более массивная галактика не может. Её чёрная дыра нагревает газ и выталкивает его обратно в межгалактическое пространство, блокируя образование новых звёзд. Астрономы назвали это явление "красным гейзером" по доминирующему цвету светил галактики Акиры, извергающей газ вовне.

Новое исследование весьма важно для выяснения путей эволюции большинства галактик и Вселенной в целом. Хотя в нашем собственном Млечном Пути звёзды всё ещё образуются, случается это гораздо реже, чем раньше, и в перспективе этот процесс остановится, так же как и в Акире.