Надмасивні чорні діри допомогли компактним галактикам раннього Всесвіту активно народжувати зірки

12.02.2024   13:18    266

Астрономи під керівництвом Джозефа Сілка з Університету Джона Хопкінса опублікували результати дослідження в журналі The Astrophysical Journal Letters, які показують, як галактики з активними ядрами в перші мільярди років існування Всесвіту стимулювали активне зореутворення завдяки своїй компактній природі. Ця компактність сприяла механізму позитивного зворотного зв’язку від надмасивних чорних дір, що посилювало зореутворення. Однак у міру еволюції цих галактик відбувся зсув до негативного зворотного зв’язку, коли витікання матерії з чорних дір перешкоджало подальшому зореутворенню.


Joseph Silk et al. / The Astrophysical Journal Letters, 2024

Дослідження заглиблюється у складний взаємозв’язок між галактиками та їхніми центральними надмасивними чорними дірами, зокрема, фокусуючись на часі утворення чорної діри, її впливі на розвиток галактики та швидкості зореутворення. Центральне місце в цьому дослідженні займає теорія зворотного зв’язку, яка стверджує, що накопичення газу в ядрі галактики прискорює як акрецію речовини надмасивною чорною дірою, так і зореутворення.





Активність чорної діри через релятивістські струмені або дискові вітри створює ударні хвилі та турбулентність у навколишньому газі. Коли цей газ ефективно охолоджується, він спонукає до зореутворення, створюючи петлю позитивного зворотного зв’язку. І навпаки, негативний зворотний зв’язок виникає на пізніших стадіях еволюції, коли охолодження стає менш ефективним, запаси газу вичерпуються, а витікання матерії з чорної діри гасить зореутворення.

Останні новини:  Вчені довели, що земне життя можна засікти з іншої планетної системи

Цей механізм зворотного зв’язку має вирішальне значення для регулювання або навіть зупинки росту чорних дір і зоряної маси галактик, пропонуючи розуміння спостережуваних характеристик квазарів і галактик з високим червоним зміщенням. Ці галактики часто надкомпактні, вкриті пилом, містять активні ядра, які випромінюють широкі спектральні лінії. Використовуючи дані спостережень космічного телескопа Джеймса Вебба за “малими червоними точками” – ультракомпактними червоними галактиками з z-значеннями від 5 до 10 і радіусами до 150 парсек, дослідження розглядає ці галактики як потенційних попередників масивних галактик з центральними зоряними густинами, що дорівнюють або перевищують густини еліптичних галактик місцевого Всесвіту.

Останні новини:  Охолодження клімату лісопосадками завищили на третину

Дослідження визначає три критичні стадії еволюції галактик з активними ядрами: початкове одночасне зростання чорної діри і ядра галактики через акрецію газу, фаза вибуху зореутворення, зумовлена ядерною турбулентністю і витоками, і остаточний перехід до негативного зворотного зв’язку, позначений придушенням зореутворення навколо значень z 5-6. Ця прогресія підкреслює компактність галактики як каталізатора прискореного зореутворення внаслідок скорочення часу охолодження газу.

Останні новини:  Вчені зробили найменший вимір гравітації в історії у квантовому квесті

Крім того, команда запропонувала механізми раннього утворення масивних чорних дір, включаючи колапс надмасивних зірок, накопичення первинних чорних дір середньої маси і супереддінгтонової акреції на зародки середньої маси в квазізіркових структурах, що дає комплексне уявлення про динамічні процеси, які формують еволюцію галактик і чорних дір у зародковому стані Всесвіту.

Стаття Надмасивні чорні діри допомогли компактним галактикам раннього Всесвіту активно народжувати зірки з’явилася спочатку на Цікавості.


cikavosti.com












+