Новая парадигма: квазар индуцирует образование галактик?

Так что же все-таки было вначале: сверхмассивные черные дыры или огромные галактики, внутри которых эти черные дыры находятся? Пресловутый философский вопрос в астрономии - "курица или яйцо" - не перестает мучить теоретиков не одно десятилетие. Попытки построить новый сценарий были предприняты после выявления факта существования черной дыры без своей родной галактики. Новые исследования показывают, что сверхмассивные черные дыры могут вызывать образование звезд, таким образом, создавая свою собственную галактику. Наблюдаемая картинка может также объяснить, почему галактики, содержащие большие черные дыры, также имеют и больше звезд.

Чтобы прийти к такому неординарному выводу, были проведены обширные наблюдения замечательного и своеобразного объекта - квазара HE0450-2958 (предыдущие исследования этого объекта). Квазар HE0450-2958 выпадает из привычной картины ординарного квазара: как правило, сверхмассивные черные дыры - а квазары всегда идентифицируются именно с ними - формируются в центре галактик. Но HE0450-2958 по всем имеющимся наблюдениям, по-видимому, не имеет галактики, в центре которой он был бы сформирован. Это открытие было сделано в 2005 году. HE0450−2958 - достаточно яркий (MV = −25.8) радиоспокойный квазар, расположенный на расстоянии z = 0.2863 (5 миллиардов световых лет) от Земли, масса его составляет MBH = 8×108 M⊙.

Сверхмассивные черные дыры находятся в ядрах большинства крупных галактик. Часть из них являются активными галактиками, поскольку черные дыры в их центре поглощают огромное количество вещества, падающего на них. Эти приводит к выделению огромной энергии по всему электромагнитному спектру. Особенно впечатляющим является случаи квазаров, где активное ядро настолько яркое, что полностью затмевает свою галактику. Корреляция, которая существует между массой центральной сверхмассивной черной дыры и светимостью их балджа, звездной массой и дисперсией скоростей, приводит к выводу, что существует физический механизм, связывающий активность ядра и звездный балдж галактики.

До сих пор предполагалось, что родительская галактика квазара HE0450−2958 скрыта за большим количеством пыли. Поэтому были использованы инструменты, работающие в средней инфракрасной области и позволяющие заглянуть за пыль: мощный спектрометр и камера VISIR, расположенные на телескопе VLT, а также дополнительные данные, включая спектры, полученные с помощью FORS, оптические и инфракрасные фотографии космического телескопа Хаббла и радионаблюдения на телескопе Australia Telescope National Facility. На этих волнах пылевые облака видны очень хорошо, их легко обнаружить. Однако по наблюдениям квазара HE0450−2958 их обнаружить не удалось, а значит, и галактику, которую они могли бы скрывать. Вместо этого увидели в галактике, расположенной в непосредственной близости от квазара, но не связанной с ним, бурный процесс звездообразования.


Рисунок 1. Художественное изображение того, как джеты из сверхмассивных черных дыр могут формировать галактики. (Изображение ESO).

Галактика - спутник квазара - чрезвычайно богата яркими и очень молодыми звездами. Темп звездообразования в ней составляет примерно 350 солнечных масс в год, это на два порядка выше, чем у типичных галактик в ближайших окрестностях. Более ранние наблюдения показали, что эта галактика-спутник в действительности находится "под огнем": квазар ает струю-джет высокоэнергичных частиц как раз в направлении этой галактики. Направленное "вливание" вещества и энергии в нее показывает, что именно квазар может быть катализатором образования звезд, тем самым создавая свою собственную галактику. В таком сценарии галактика эволюционирует из облаков газа, нагретых высокоэнергичным джетом, испущенным из квазара.


Рисунок 2. Составное цветное изображение квазара HE0450-2958, который является единственным, у которого до сих пор не обнаружено родительской галактики. Изображение в среднем ИК-диапазоне получено с помощью инструмента VISIR на телескопа Very Large Telescope, в видимой области спектра - изображение телескопа Хаббла и камеры Advanced Camera for Surveys. (Изображение ESO).

Предполагается, что оба объекта должны будут объединиться в будущем: квазар движется со скоростью в несколько десятков тысяч км/ч по направлению к галактике-спутнику, а расстояние между ними всего лишь около 22 000 световых лет. Поэтому, несмотря на то, что в настоящее время квазар еще "", в конечном счете, он окажется "одетым", когда сольется со спутником. И станет как все нормальные квазары - окажется внутри галактики.

Таким образом, результатом исследований является тот факт, что джет черной дыры (квазара) может служить в качестве одного из возможного механизма формирования галактик. Кроме того, это открытие может представлять собой недостающее звено в понимании того, почему масса черной дыры больше в тех галактиках, которые содержат больше звезд.

Будущие инструменты, такие как Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, European Extremely Large Telescope и James Webb Space Telescope смогут искать объекты подобного рода, расположенные на больших расстояниях от нас, находить связь между черными дырами и формированием галактик в более удаленной Вселенной.

Результаты исследований опубликованы в журналах Astronomy and Astrophysics и The Astrophysical Journal.



Похожие позиции: