Удивительное открытие: сердцебиение черных дыр управляет звездообразованием

Большинство спиральных и перемычных спиральных галактик демонстрируют области звездообразования, состоящие преимущественно из газообразного водорода с небольшим количеством других элементов.

Первые галактики во Вселенной имели огромные запасы газа, способного поддерживать звездообразование. Без регулирования они могли бы быстро исчерпать его, вызывая всплеск звездообразования, который бы вскоре иссяк, оставив только мертвые и умирающие звезды.

Однако, кажется, что галактики регулируют процесс звездообразования через сверхмассивные черные дыры в своих центрах.

Первые галактики появились примерно через 400-700 миллионов лет после Большого взрыва в эпоху, известную как Реионизация. Эти маленькие и тусклые галактики состояли в основном из водорода и гелия и содержали плотные скопления массивных, короткоживущих звезд Популяции III. Интенсивное излучение этих звезд ионизировало окружающий газ, рассеивая туман и делая Вселенную прозрачной.

Эти ранние галактики начали сливаться и взаимодействовать, формируя современные типы галактик.

Новое исследование, опубликованное в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, изучает, почему галактики меньше, чем ожидалось. Исследование предполагает, что галактики, даже те, которые сформировались первыми, избегают ранней смерти благодаря механизмам, регулирующим их "дыхание". Без этих процессов галактики бы старели быстрее, превращаясь в массивные образования с мертвыми и умирающими звездами и без нового звездообразования.

Наблюдения показывают, что галактики ограничены в способности превращать газ в звезды. Астрофизики из Кентского университета предполагают, что галактики контролируют скорость своего роста с помощью процессов, напоминающих "дыхание". Сверхмассивная черная дыра в центре галактики действует как сердце, а сверхзвуковые струи газа и излучения — как легкие.

Сверхмассивные черные дыры пульсируют, создавая ударные волны, которые противодействуют гравитации и замедляют аккрецию газа и звездообразование. Моделирование Карла Ричардса показало, что черная дыра пульсирует как сердце, передавая энергию вдоль струй и замедляя рост галактики.

"Мы обнаружили, что струи поддерживают окружающий газ галактики через пульсации, что было подтверждено нашими компьютерными моделированиями", — объясняет Ричардс.

В подтверждение его модели, рябь, подобная той, что была обнаружена в моделировании Ричардса, была замечена в скоплениях галактик, таких как скопление Персея, поддерживая теорию о регуляции звездообразования.