Надмасивні чорні діри здатні впливати на газ далеко за видимим краєм своїх галактик. Струмені гарячої плазми, які вириваються з околиць таких об’єктів, нагрівають водень уздовж свого шляху і змушують його світитися. Такий газ може не встигнути охолонути і стиснутися в нові зорі. Ймовірно, через це довкола галактик лишається чимало сировини для нових світил, яка так і не стає зорями.
Світло вздовж струменя
Кожну велику галактику оточує величезна газова оболонка, яку астрономи називають навкологалактичним середовищем. Водень у ній світиться так слабко, що для його виявлення потрібно зводити разом дані сотень систем. Астрономи під керівництвом Санчаїти Бортакур з Університету штату Аризона і Намрати Рой, яка нині працює в Дослідницькому інституті імені Рамана в Індії, так і зробили з галактиками, що мають активні струмені плазми, або джети. Оптичні дані взяли з обстеження Спектроскопічного інструмента темної енергії (DESI), а напрямок викидів визначили за Двометровим оглядом неба (LoTSS), який виконали на Низькочастотній антенній решітці (LOFAR).
Попередні спроби знайти таке світіння закінчувалися невдачею. Сигнал проявляється лише в напрямку джета, тож за припущення однакової оболонки з усіх боків його легко пропустити. Тому вимірювання підсумовували саме вздовж осей струменів і шукали там лінію H-альфа, характерну ознаку іонізованого водню.
Усереднений по всіх напрямках сигнал ледь проступав. Уздовж джетів випромінювання ставало чітким і сильним.
Максимальна яскравість припадає на дві зони. Перша розташована біля самої галактики, де струмінь уперше входить у газову оболонку, друга лежить біля її зовнішнього краю, де потік плазми віддає більшу частину енергії. За словами Намрати Рой, вплив чорної діри сягає сотень тисяч світлових років.
Речовина для нових зір
Навкологалактичне середовище за розміром перевищує видиму частину галактики від 10 до 20 разів. Для системи масштабу Чумацького Шляху, диск якого має близько 100 тисяч світлових років у поперечнику, це мільйон світлових років і більше. Ця речовина поступово холоне, осідає всередину і збивається у щільні згустки, з яких формуються зорі. Астрономів давно бентежило, чому при таких запасах речовини нових світил порівняно небагато.
Як пише Phys.org з посиланням на Університет штату Аризона, струмені можуть нагрівати і збурювати газ по всій оболонці. Нагрітий так матеріал не встигає охолонути й опуститися до центральних областей галактики, тож зореутворення сповільнюється і з часом може майже припинитися. Розрив у масштабах тут величезний, бо сама чорна діра за розміром приблизно відповідає Сонячній системі, а в її галактиці вмістилося б близько 100 мільярдів таких систем.
Магнієвий контроль
Холодніший газ команда простежила окремо, за лінією поглинання магнію. На відміну від водневого світіння, магній розподілявся рівномірно і ніяк не залежав від орієнтації струменів.
Автори припускають, що такий прохолодний резервуар може оточувати галактику з усіх боків незалежно від джета. Струмінь лише нагріває й іонізує речовину на своєму шляху, тому вона світиться в лінії H-альфа.
Результати вийшли в рецензованому журналі The Astrophysical Journal Letters. Серед співавторів Тімоті Хекман з Університету Джонса Гопкінса і Танмай Сінгх з Університету штату Аризона.
Слід у нашій Галактиці
Навкологалактичне середовище має і Чумацький Шлях, а його центральна чорна діра Стрілець A* могла колись викидати енергію далеко за межі диска. На це вказують бульбашки Фермі, дві величезні структури гарячого газу, які 2010 року виявили в гамма-діапазоні за даними космічного телескопа Fermi. Вони простягаються приблизно на 25 тисяч світлових років над і під площиною Галактики. Одна з гіпотез пов’язує їх зі сплеском активності Стрільця A* кілька мільйонів років тому.
Відтепер теоретики еволюції галактик мають спосіб перевірити на спостереженнях, як струмені розподіляють енергію в навколишньому газі. Від орієнтації джета залежить, де речовина нагрівається, а де й далі лишається пальним для нових зір.
