Астрономы использовали космический телескоп NASA/ESA James Webb, чтобы подтвердить, что сверхмассивные черные дыры могут лишать свои галактики топлива, необходимого для формирования новых звезд. Международная группа под руководством Кембриджского университета использовала телескоп Webb для наблюдения за галактикой размером примерно с Млечный Путь в ранней Вселенной, примерно через два миллиарда лет после Большого взрыва. Как и большинство крупных галактик, в ее центре находится сверхмассивная черная дыра. Однако эта галактика по сути «мертва»: она практически перестала формировать новые звезды.Астрономы использовали космический телескоп имени Джеймса Уэбба NASA/ESA, чтобы подтвердить, что сверхмассивные черные дыры могут лишать свои родительские галактики топлива, необходимого им для формирования новых звезд.
Международная группа, соруководимая Кембриджским университетом, использовала Уэбб для наблюдения галактики размером примерно с Млечный Путь в ранней Вселенной, примерно через два миллиарда лет после Большого взрыва. Как и большинство крупных галактик, она имеет сверхмассивную черную дыру в своем центре. Однако эта галактика по сути «мертва»: она практически перестала формировать новые звезды.
«На основе более ранних наблюдений мы знали, что эта галактика находится в замороженном состоянии: она не формирует много звезд, учитывая ее размер, и мы ожидаем, что существует связь между черной дырой и окончанием звездообразования», — сказал соавтор доктор Франческо Д'Эухенио из Института космологии Кавли в Кембридже. «Однако до Уэбба мы не могли изучить эту галактику достаточно подробно, чтобы подтвердить эту связь, и мы не знали, является ли это замороженное состояние временным или постоянным».
Эта галактика, официально названная GS-10578, но прозванная «Галактикой Пабло» в честь коллеги, который решил подробно ее рассмотреть, является огромной для столь раннего периода существования Вселенной: ее общая масса примерно в 200 миллиардов раз превышает массу нашего Солнца, а большинство ее звезд образовались между 12,5 и 11,5 миллиардами лет назад.
«В ранней Вселенной большинство галактик формируют множество звезд, поэтому интересно увидеть такую массивную мертвую галактику в этот период времени», — сказал соавтор, профессор Роберто Майолино, также из Института космологии Кавли. «Если у нее было достаточно времени, чтобы достичь таких огромных размеров, какой бы процесс ни остановил звездообразование, он, вероятно, произошел относительно быстро».
Используя Уэбб, исследователи обнаружили, что эта галактика выбрасывает большие объемы газа со скоростью около 1000 километров в секунду, что достаточно быстро, чтобы избежать гравитационного притяжения галактики. Эти быстро движущиеся ветры «выталкиваются» из галактики черной дырой.
Как и другие галактики с аккрецирующими черными дырами, «Галактика Пабло» имеет быстрые исходящие ветры горячего газа, но эти газовые облака разрежены и имеют небольшую массу. Уэбб обнаружил присутствие нового компонента ветра, который не мог быть замечен с помощью более ранних телескопов. Этот газ холоднее, что означает, что он плотнее и — что важно — не излучает никакого света. Уэбб, с его превосходной чувствительностью, может видеть эти темные газовые облака, потому что они блокируют часть света от галактики позади них.
Масса газа, выбрасываемого из галактики, больше, чем требуется галактике для продолжения формирования новых звезд. По сути, черная дыра морит галактику голодом. Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.
«Мы нашли виновника», — сказал Д'Эухенио. «Черная дыра убивает эту галактику и держит ее в состоянии покоя, отрезая источник «пищи», необходимой галактике для формирования новых звезд».
Хотя более ранние теоретические модели предсказывали, что черные дыры оказывают подобное воздействие на галактики, до Уэбба не было возможности обнаружить этот эффект напрямую.
Более ранние модели предсказывали, что окончание звездообразования оказывает сильное, турбулентное воздействие на галактики, разрушая их форму в процессе. Но звезды в этой дискообразной галактике все еще движутся упорядоченным образом, что говорит о том, что это не всегда так.
«Мы знали, что черные дыры оказывают огромное влияние на галактики, и, возможно, это обычное дело, что они останавливают звездообразование, но до Уэбба мы не могли напрямую подтвердить это», — сказал Майолино. «Это еще один способ, которым Уэбб является таким гигантским скачком вперед с точки зрения нашей способности изучать раннюю Вселенную и то, как она развивалась».
Новые наблюдения с помощью Большого массива миллиметровых-субмиллиметровых телескопов Атакамы (ALMA), нацеленного на самые холодные и темные газовые компоненты галактики, расскажут нам больше о том, скрывается ли в этой галактике топливо для звездообразования и где именно, а также каково влияние сверхмассивной черной дыры на область, окружающую галактику.
Исследование было частично поддержано Королевским обществом, Европейским союзом, Европейским исследовательским советом и Советом по научно-техническим учреждениям (STFC), входящим в состав Британского института исследований и инноваций (UKRI).
