Струмені чорних дір можуть вирішити долю цілих галактик

Струмені чорних дір можуть вирішити долю цілих галактик


Галактики можуть містити сотні мільярдів зірок, але кожна з цих зірок спочатку виглядає як холодний щільний газ. Великі галактики, включаючи Чумацький Шлях, оточені великим резервуаром цього матеріалу, який називається навколозоряним середовищем або CGM.

CGM знаходиться приблизно в 10-20 разів далі, ніж видима частина галактики. Згодом частина цього газу може охолонути та потікати всередину, збиратися в щільні хмари та зрештою утворювати нові зірки. Оскільки зірки створюють планети та умови, необхідні для життя, CGM відіграє важливу роль у довгостроковій еволюції галактики.

Однак астрономи зіткнулися з постійною загадкою. Якщо галактики оточені такою кількістю потенційного зореутворюючого матеріалу, чому вони не утворюють більше зірок? Схоже, щось заважає газу охолонути і потрапити всередину.

Чорні дірні струмені можуть бути відсутньою частиною

Нове дослідження під керівництвом астрономів Санчаєта Бортакур з Університету штату Арізона (ASU) і Намрата Рой, який зараз працює в Науково-дослідному інституті Рамана (RRI), надає докази однієї можливої ​​відповіді.

Дослідники виявили, що вузькі струмені надзвичайно гарячої плазми, що викидаються з чорних дір у центрах галактик, можуть впливати на газ за межами видимої галактики. Ці струмені можуть порушити резервуар матеріальних галактик, від яких залежить майбутня акреція, і потенційно вплинути на формування зірок. Висновки опубліковані в журналі Astrophysical Letters.

«Це інтригуючий результат, який розгадує давню таємницю того, як чорні діри впливають на галактики, їхні зірки та життя, яке ми знаємо!» Про це заявив доцент Школи дослідження Землі та космосу Бортакур. «Ця робота відкриває новий напрямок, далі з’ясовуючи тонкощі зв’язку між надмасивними чорними дірами, розташованими на трильйони миль від нашого місця, і тим, як ми сюди потрапили».

Маленькі об’єкти з великим ударом

Коли чорна діра активно споживає газ, вона може нагріти велику кількість енергії та навколишній матеріал. Незважаючи на свою надзвичайну потужність, ці чорні діри крихітні порівняно з галактиками, що їх приймають. Надмасивна чорна діра може бути порівнянна за розміром з нашою власною Сонячною системою, тоді як навколишня галактика може містити до 100 мільярдів сонячних систем.

«Загадкове питання: як щось таке маленьке може енергетично впливати на щось настільки масивне?» — сказав Рой, доцент професора RRI і колишній лауреат нагороди за докторські дослідження ASU.

Важко уявити масштаб цього впливу. Одне порівняння — мураха, яка залишає видимий слід за сотні чи тисячі кілометрів. Астрономи знали, що активні чорні діри виділяють величезну кількість енергії, але як саме ця енергія подорожує на величезні відстані та як вона змінюється по дорозі, залишається невідомим.

Нове дослідження надає докази того, як цей процес може працювати.

Пошук світла вздовж площин

Дослідники вивчали активні чорні діри, які створюють потужні струмені. Ці вузькі потоки гарячої плазми, що швидко рухається, можуть простягатися далеко за межі видимих ​​меж галактик-господарів.

Команда шукала ознаки того, що струмені змінюють стан іонізації газу в навколишньому CGM. Зокрема, вони шукали слабке світіння, створене іонізованим воднем.

Цей сигнал надто слабкий, щоб його чітко виявити навколо галактики. Щоб подолати це обмеження, дослідники поєднали спостереження сотень галактик з активними струменями. Вони використовували дані з огляду Darkside Spectroscopy Instrument (DESI) і вимірювання радіоактивності з LOFAR Two-Meter Sky Survey (LoTSS).

Комбінуючи вимірювання, зроблені в осях струменів, команда шукала H-альфа, сигнатуру іонізованого водню.

Рой, Борткур та їх колеги виявили, що коли спостереження були усереднені з усіх напрямків навколо галактик, сигнал залишався слабким. Однак разом з радіоактивними струменями сигнал H-alpha став набагато сильнішим і легше виявити.

Ця закономірність показує, що газ не однаковий у всіх напрямках. Натомість найтвердіші уламки знаходяться вздовж траєкторії, яку пройшов літак. Замість того, щоб діяти як маяк, який освітлює все навколо, струмінь діє більше як сфокусований промінь, який змушує газ світитися на своєму шляху.

Джети чорної діри залишають чіткий підпис

Результати показують, що струмені чорних дір впливають на газ навколо галактик дуже спрямованим чином. Газ стає сильніше іонізованим і яскравішим у місці проходження через нього радіоактивних елементів.

Дослідники також виявили дві області, де світіння іонізованого водню було особливо яскравим. Один відбувається поблизу галактики, де струмінь вперше стикається з CGM. Інший відбувається набагато далі, біля зовнішнього краю CGM, де струмінь зберігає більшу частину своєї енергії.

Разом ці спостереження показують, як струмені можуть змінювати або освітлювати газ на великих відстанях від центру галактики. Змінюючи навколишнє середовище, струмені можуть впливати на те, як галактика росте та еволюціонує, включно з тим, чи продовжує вона утворювати зірки чи стає спокійною.

«Найбільше мене хвилює масштаб зв’язку», — сказав Рой. «Чорна діра неймовірно мала в порівнянні з галактикою, але її вплив може досягати сотень тисяч світлових років у зовнішніх межах галактики. Струмінь виносить енергію назовні, спалюючи газ на своєму шляху.

«Для перевірки команда також перевірила слід більш холодного газу через сигнатуру поглинання магнію. На відміну від спрямованого світіння в H-альфа, магній поширювався ізотропно та не мав жодного відношення до напрямку струменя. Це означає, що компонент холодного газу вже може існувати як резервуар навколо всіх гарячих сторін струменя. Він іонізує газ на своєму шляху, освітлює шлях і викликає його появу. у блиску H-альфа».

Як чорні діри можуть змінити майбутнє галактики

Отримані результати надають певні чіткі докази того, що чорні діри можуть впливати на галактики далеко від своїх центральних областей.

Нагріваючи, перемішуючи та руйнуючи газ у всьому CGM, струмені чорних дір можуть ускладнити охолодження цього матеріалу та повернення назад до галактики. Без цього холодного газу в галактиці буде менше палива для створення нових зірок.

Таким чином, струмені можуть виступати в якості гальма для зростання галактики. Згодом вони можуть допомогти підштовхнути галактику до більш спокійного стану з набагато меншою швидкістю утворення зірок.

Тому чорна діра «харчується» не тільки речовиною поблизу галактичного центру. Його вплив може поширитися на все галактичне середовище, потенційно змінивши довгострокову долю галактики.

Напрямок був ключем до відкриття

Попередні дослідження шукали подібні сигнали, не виявляючи їх. Нові відкриття свідчать про одну причину.

Сигнатуру H-alpha можна побачити лише тоді, коли астрономи досліджують газ саме в напрямку струменів. Якби дослідники припустили, що CGM поводився однаково в усіх напрямках, цей ефект можна було легко приховати.

Натомість результати показують, що струмені іонізують водень на своєму шляху, створюючи високонаправлене світіння H-альфа.

Відкриття також демонструє потужність поєднання великомасштабних оптичних і радіозйомок, таких як Dark Side Spectroscopy Survey (DESI) і LOFAR Two-Meter Sky Survey (LoTss). Додаючи безліч окремих слабких сигналів, астрономи можуть виявити закономірності, які інакше було б неможливо побачити.

Отримані дані тепер дають астрономам і теоретикам ще один спосіб зрозуміти, як струмені чорних дір взаємодіють з галактиками та впливають на їх еволюцію.

Співавторами є Тімоті Хекман з Університету Джонса Гопкінса та Танмай Сінгх з Університету штату Арізона.

Ця робота була підтримана NASA, STScI та NSF.



Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

애벗잡담 애벗태양새 애벗얼가니새 애벗찌르레기 압드알쿠리참새 압딤황새 아버데어시스티콜라 이상한덤불개개비 아버트북미멧새 아비시니아캣버드 아비시니아크림슨윙 아비시니아지상코뿔새 아비시니아지상지빠귀 아비시니아긴발톱할미새 아비시니아올빼미 아비시니아파랑새 아비시니아낫부리새 아비시니아슬레이티딱새 아비시니아지빠귀 아비시니아왁스빌 아비시니아딱새 아비시니아동박새 아비시니아딱따구리 아카시아얼룩바벳 아카시아박새 아카디아딱새 아체직박구리 도토리딱따구리 아크레앤트슈라이크 아크레토디타이런트 아다마와멧비둘기 애들레이드솔새 아델리펭귄 애드미럴티매미새 아페프비둘기 아프간잡담 아프간눈참새 아프리카줄무늬올빼미 아프리카검은오리 아프리카검은칼새 아프리카푸른딱새 아프리카푸른박새 아프리카넓적부리새 아프리카시트릴 아프리카목걸이멧비둘기 아프리카뜸부기 아프리카크림슨윙핀치 아프리카뻐꾸기 아프리카뻐꾸기매 아프리카뱀목새 아프리카사막솔새 아프리카어두운색딱새 아프리카난쟁이물총새 아프리카에메랄드뻐꾸기 아프리카발가락물닭 아프리카파이어핀치 아프리카물수리 아프리카꾀꼬리 아프리카참매 아프리카풀올빼미 아프리카녹색비둘기 아프리카회색딱새 아프리카회색코뿔새 아프리카회색딱따구리 아프리카하리어매 아프리카매수리 아프리카산잡담 아프리카호비매 아프리카후투티 아프리카물꿩 아프리카습지하리어 아프리카올리브비둘기 아프리카대머리황새 아프리카검은머리물떼새 아프리카종려칼새 아프리카긴꼬리딱새 아프리카펭귄 아프리카피쿨렛 아프리카얼룩코뿔새 아프리카얼룩할미새 아프리카종달할미새 아프리카팔색조 아프리카 난쟁이거위 아프리카난쟁이물총새 아프리카뜸부기 아프리카붉은눈직박구리 아프리카갈대개개비 아프리카강제비 아프리카바위종다리사촌 아프리카성스러운따오기 아프리카소쩍새 아프리카때까치딱새 아프리카은부리참새 아프리카제비물떼새 아프리카도요 아프리카저어새 아프리카점박이나무타기 아프리카검은딱새 아프리카물닭 아프리카지빠귀 아프리카볏도요 아프리카숲올빼미 아프리카노랑개개비 아가미왜가리 날렵한박새티란트 아기구안갈대개개비 아굴라스긴부리종다리 아한타뿔메추라기 아인리바다제비 아케케에 아키아폴라아우 아키키키 아코헤코헤 아쿤수리올빼미 알라고아스개미굴뚝새 알라고아스쿠라소 알라고아스잎수집새 알라고아스티라눌렛 알라오트라논병아리 알베르틴올빼미 알베르틴그을음부부 알버트거문고새 알다브라덤불개개비 알다브라드롱고 알다브라포디 알다브라동박새 오리나무딱새 알류샨제비갈매기 알렉산드리아앵무 알제리동고비 앨런뜸부기 앨런벌새 알파우아요개미새 알로르부북올빼미 알로르미조멜라 알프스바위종다리 알프스노랑부리까마귀 알프스잎개개비 알프스종다리사촌 알프스칼새 알프스지빠귀 알스트롬개개비 알타플로레스타개미팔타 알타이바위종다리 알타이눈닭 알타미라꾀꼬리 알타미라노랑목솔새 아마미지빠귀 아마미산도요 아마니태양새 아마질리아벌새 아마존물총새 아마존개미팔타 아마존개미때까치 아마존줄무늬나무타기 아마존검은티란트 아마존굵은부리멧새 아마존이네지아 아마존모트모트 아마존난쟁이올빼미 아마존왕딱새 아마존덤불딱새 아마존줄무늬 개미굴뚝새 아마존트로곤 아마존우산새 암본동박새 암보이나뻐꾸기비둘기 아멜린칼금칼새 미국장다리물떼새 미국외양간올빼미 미국덤불해오라기 미국검은오리 미국검은칼새 미국긴꼬리박새 미국물닭 미국까마귀 미국물까마귀 미국어두운색딱새 미국홍학 미국황금물떼새 미국금방울새 미국회색딱새 미국재갈매기 미국황조롱이 미국검은머리물떼새 미국보라물닭 미국난쟁이물총새 미국홍꼬리딱새 미국울새 미국세발가락딱따구리 미국나무참새 미국흰따오기 안다만쏙독새 안다만소쩍새 안다만뱀수리 안다만샤마 안다만쇠오리 안다만나무까치 안다만멧비둘기 안다만딱따구리 안데스장다리물떼새 안데스바위새 안데스콘도르 안데스물닭 안데스오리 안데스에메랄드벌새 안데스홍학 안데스딱따구리 안데스기러기 안데스구안 안데스갈매기 안데스힐스타벌새 안데스따오기 안데스라니소마 안데스도요물떼새 안데스모트모트 안데스네그리토 안데스잉꼬 안데스포투 안데스난쟁이올빼미 안데스방울새 안데스회색지빠귀 안데스솔리테어 안데스제비 안데스칼새 안데스쇠오리 안데스티나무 안데스박새가시꼬리 앙골라바티스 앙골라동굴딱새 앙골라종다리 앙골라회색딱새 앙골라제비 앙골라왁스빌 뱀목가마우지 아니아니아우 안주안덤불개개비 안주안소쩍새 안주안태양새 안코베르카나리아 안남프리니아 안나벌새 안노본긴꼬리딱새 안노본동박새 안소르게그린불 남극슴새 남극프리온 남극가마우지 남극제비갈매기 개미핥기딱새 개미먹이딱새 앤서니쏙독새 안틸레스볏벌새 안틸레스유포니아 안틸레스망고벌새 안틸레스밤칼새 안틸레스야자칼새 안틸레스피쿨렛 안틸레스방울새 안티오키아솔털딱새 안티오키아덤불멧새 안티오키아굴뚝새 안티포드알바트로스 안티포드잉꼬 아파파네 끝무늬딱새 아플로마도매 아포마이나 아포태양새 아폴리나르굴뚝새 아폴로코팅가 사도새 아퍼트테트라카 살구색가슴 태양새 아푸리막덤불멧새 아푸리막가시꼬리 물개개비 아라비아바위종다리 아라비아잡담조 아라비아느시 아라비아황금참새 아라비아황금날개콩새 아라비아자고새 아라비아소쩍새 아라비아카나리아 아라비아개개비 아라비아왁스빌 아라비아검은딱새 아라비아딱따구리 아라푸라부채꼬리딱새 아라푸라때까치딱새 아라리페마나킨 아라우카리아박새가시꼬리 아치볼드바우어새 아치볼드뉴토니아 아치볼드쏙독새 아치볼드올빼미쏙독새 아처말똥가리 아처지상울새 아처종다리 북방홍방울새 북극제비갈매기 북방개개비 아르팍아스트라피아 아르팍고양이새 아르팍꿀빨이새 아리푸아나개미굴뚝새 애리조나딱따구리 아르메니아갈매기 아르노딱새 화살무늬피쿨렛 화살무늬개개비 화살무늬잡담조 어센션뜸부기 어센션군함조 어센션해오라기 아샴부웃음지빠귀 재색가슴개미굴뚝새 재색가슴시에라핀치 재색가슴박새티란트 재색눈썹가시꼬리 재색뻐꾸기 재색타파쿨로 애시종다리 재색목개미굴뚝새 재색목카시오르니스 재색목뜸부기 재색목딱새 재색목모기잡이새 재색날개개미굴뚝새 재색직박구리 재색시스티콜라 재색공주딱따구리 재색꽃새 재색딱새 재색미니벳 재색미조멜라 재색프리니아 재색울새 재색찌르레기 재색바다제비 재색재단사새 재색지빠귀 재색박새 재색숲비둘기 재색딱따구리 재색숲제비 재색배 동박새류 회색가슴딱새 회색머리종다리종박새 회색얼굴올빼미 회색이마직박구리 회색머리잡새 회색머리기러기 회색머리초록비둘기 회색머리그린릿 회색머리웃음지빠귀 회색머리타이라눌렛 회색목덤불타나저 회색목부리딱새 회색목개개비 아시아줄무늬올빼미 아시아갈색딱새 아시아진홍날개되새 아시아사막개개비 아시아도요타시 아시아에메랄드뻐꾸기 아시아요정파랑새 아시아광택찌르레기 아시아황금베짜기새 아시아집제비 아시아코엘 아시아대머리황새 아시아야자칼새 아시아붉은눈직박구리 아시아장미되새 아시아짧은발가락종다리 아시아짧은꼬리개개비 아시르까치 아삼웃음지빠귀 대서양노랑코알바트로스 아틀라스딱새 산호섬과일비둘기