Черная дыра остановила звездообразование в Галактике Пабло

Астрономы использовали космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST), чтобы подтвердить, что сверхмассивные черные дыры могут лишать свои родительские галактики топлива, необходимого им для формирования новых звезд.

Международная группа ученых использовала JWST 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.

Эта галактика, официально названная GS-10578, и прозванная «Галактикой Пабло» по имени ученого (Pablo G. Pérez-González), который решил подробно ее изучить, является огромной для столь раннего периода существования Вселенной: ее общая масса примерно в 200 миллиардов раз превышает массу Солнца, а большинство ее звезд образовались в период 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 исследования, профессор Роберто Майолино. «Если у нее было достаточно времени, чтобы достичь таких огромных размеров, какой бы процесс ни остановил звездообразование, он, вероятно, произошел относительно быстро».

Используя JWST, 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. Джеймс Уэбб обнаружил присутствие нового компонента ветра, который не мог быть замечен с помощью других 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.  «Мы нашли виновника», — говорят ученые. «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 Джеймса 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», — говорит Роберто Майолино.

Новые наблюдения с массива телескопов ALMA, нацеленного на самые холодные и темные газовые компоненты галактики, расскажут 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.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.