Астрономы использовали космическую обсерваторию «Гершель» для обнаружения массивных эллиптических галактик во Вселенной, которые, несмотря на то, что содержат огромное количество холодного газа, неспособны формировать новые звезды. Сопоставление данных с ранее полученными результатами исследований позволяет сделать вывод, что звезды, несмотря на процессы охлаждения горячего газа, не образуются, потому что джеты, исходящие от центральной сверхмассивной черной дыры галактики, нагревают газ, препятствуя тем самым процессам звёздообразования.
Исследователи представили результаты проведенного ими исследования в статье, опубликованной в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества.
Гигантские эллиптические галактики – самый загадочный тип галактик во Вселенной. Виду того, что процессы звёздообразования них отсутствуют, а на снимках космических аппаратов им присущ красноватый оттенок, астрономы довольно часто называют эти галактики «красными и мёртвыми».
До недавнего времени считалось, что красные, мёртвые галактики практически не содержат холодный газ – важнейшее «сырье», из которого формируются звезды. Ввиду того, что в спиральных галактиках, процессы звёздообразования в которых протекают весьма интенсивно, холодного газа более чем достаточно, то его изобилие в эллиптических галактиках, где звезды не образуются, было расценено астрономами весьма странным.
Астрономы уже давно обсуждают физические процессы, приводящие к завершению процессов звёздообразования в галактиках. Они предполагали, что эти галактики каким-то образом изгнали холодный газ, либо попросту его исчерпали. Считалось, что эти мертвые, красные галактики больше не имеют средств для поддержания процессов звездообразования.
Эту точку зрения в настоящее время оспаривает новое исследование, основанное на данных космической обсерватории Европейского космического агентства «Гершель».
По словам Norbert Werner из Stanford University в Калифорнии, возглавлявшего исследование, в рамках исследования он и его коллеги рассматривали восемь гигантских эллиптических галактик. Примечательно, что никогда ранее не проводился их анализ посредством космической обсерватории «Гершель». Werner отметил, что вопреки бытующему мнению, в шести из восьми эллиптических галактик был найден холодный газ.
Это – первый раз, когда астрономам удалось обнаружить холодный газ в мертвых, красных галактиках, расположенных вне центра массивного галактического скопления.
Холодный газ проявился через инфракрасную эмиссию от ионов углерода и атомов кислорода. Именно благодаря высокой чувствительности «Гершель» в этих длинах волн, стало возможным это открытие.
По словам Raymond Oonk и ASTRON Netherlands Institute for Radio Astronomy, не смотря на то, что был обнаружен холодный газ, процессы звёздообразования в этих галактиках все равно не происходят. Учёный отмечает, что это чрезвычайно странно. Ему непонятно, почему, несмотря на изобилие холодного газа, эти галактики не формируют новые звезды?
Астрономы продолжили исследовать свою выборку галактик посредством электромагнитного спектра, так как газ при различных температурах характеризуется ярким свечением на различных длинах волн. Они использовали оптические снимки галактик, дабы исследовать горячий газ, температура которого намного выше холодного газа, обнаруженного «Гершель» и рентгеновской обсерваторией «Чандра».
По словам Werner, рентгеновские данные указывают на то, что в шести галактиках, богатых холодных газом, горячий газ охлаждается.
Это полностью согласуется с теоретическими представлениями: горячий газ плавно остывает до более низких температур. Однако в этих галактиках процесс охлаждения так или иначе остановился и холодный газ не имеет возможности конденсироваться и формировать новые звезды.
В двух других галактиках выборки, холодный газ в которых не был обнаружен, горячий газ вообще не охлаждается.
По словам Oonk, столь контрастному поведению этих галактик можно найти лишь одно объяснение – центральная сверхмассивная черная дыра.
В некоторых теоретических моделях уровень активности черной дыры может объяснить, почему газ в галактике не может остыть и сформировать новые звезды. В то время как шесть из девяти исследуемых галактик, содержащих холодных газ, «питают» чёрные дыры, расположенные в их центрах, две других кардинально от них отличаются. В галактиках без холодного газа, центральные черные дыры аккумулируют вещество с огромной скоростью, что подтверждено радионаблюдениями, которые показывают мощные джеты высокоэнергетических частиц, исходящих от их ядер.
Джеты могли быть последствиями охлаждения горячего газа, направляющегося к центру галактики. Эти потоки холодного газа могут повысить темпы прироста черной дыры, испуская при этом джеты, видимые в радиодиапазоне.
Джеты, в свою очередь характеризуются потенциалом нагрева холодного газа галактики. Этот «сценарий» способен объяснить отсутствие процессов звёздообразования во всех галактиках, наблюдаемых в данном исследовании и в то же время отсутствие холодного газа в галактиках с мощными джетами.
По словам Werner, эти галактики являются красными, но никак не мертвыми. Координатор проекта ESA «Гершель» подытожил, что благодаря «Гершель» удалось обнаружить существование значительных запасов холодного газа в красных, мёртвых галактиках, но, вероятнее всего, из-за из-за того, что черная дыра сама поглощает холодный газ, увеличиваясь при этом в размерах, «топлива» доля формирования новых звезд попросту не остается.
