Черная дыра влияет на скорость образования звезд

Астрономы обнаружили, что может произойти, когда гигантская черная дыра не вмешивается в жизнь скопления галактик. Используя рентгеновскую обсерваторию НАСА «Чандра» и другие телескопы, они показали, что пассивное поведение черных дыр может объяснить удивительный поток звездообразования, происходящий в отдаленном скоплении галактик.

Скопления галактик содержат сотни или тысячи галактик, пронизанных горячим газом, который превышает совокупную массу всех галактик. Выброс вещества, питаемого сверхмассивной черной дырой в центральной скопления, обычно не позволяет этому горячему газу остыть и образовать огромное количество звезд. Это нагревание позволяет сверхмассивным черным дырам влиять или контролировать активность и эволюцию их скопления-хозяина.

Но что произойдет, если эта черная дыра перестанет быть активной? Скопление галактик SpARCS104922. 6+564032.5 (сокращенно SpARCS1049), расположенное на расстоянии 9,9 миллиарда световых лет от Земли, дает ответ на этот вопрос.

Основываясь на наблюдениях космического телескопа Хаббла и космического телескопа Спитцера, астрономы ранее обнаружили, что в скоплении SpARCS1049 звезды формируются с экстраординарной скоростью около 900 солнечных масс в год.

Это более чем в 300 раз быстрее, чем скорость, с которой наша галактика, Млечный Путь, формирует свои звезды. (При скорости, наблюдаемой в SpARCS1049, все звезды в Млечном Пути могут образоваться всего за 100 миллионов лет, что является коротким периодом времени по сравнению с возрастом нашей галактики более десяти миллиардов лет.)

Быстрое образование звезд происходит на расстоянии около 80 000 световых лет от центра SpARCS1049 в области за пределами любой из галактик скопления. Астрономы спрашивают: что вызывает этот потрясающий цикл рождения звезд?

Ответ может прийти из новых данных Chandra, раскрывающих поведение горячего газа в SpARCS1049. В большей части скопления температура газа составляет около 65 миллионов градусов.

Однако в месте звездообразования газ плотнее, чем в среднем, и остыл до температуры всего около 10 миллионов градусов. Присутствие этого более холодного газа предполагает, что другие необнаруженные газовые резервуары охладились до еще более низких температур, которые позволяют формироваться огромному количеству звезд.

«Без черной дыры, активно перекачивающей энергию в окружающую среду, газ может достаточно остыть, чтобы могла произойти такая впечатляющая скорость звездообразования», — говорят ученые. «Такая черная дыра может быть решающим способом формирования звезд в ранней Вселенной».

Evidence of runaway gas cooling in the absence of supermassive black hole feedback at the epoch of cluster formation, arXiv:2007.15660 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2007.15660