С помощью рентгеновской обсерватории NASA Chandra и других телескопов астрономы завершили крупнейшее и самое детальное исследование того, что вызывает рождение звезд в крупнейших галактиках Вселенной.
Рождение звезд в других галактиках
Недавние исследования ученых обнаружили, что условия для рождения звезд в чрезвычайно массивных галактиках не изменились за последние десять миллиардов лет. Об этом свидетельствуют следы древних событий.
«Здесь удивляет то, что есть много вещей, которые могли повлиять на звездообразование за последние десять миллиардов лет, — сказал Майкл Кальзадилья из Массачусетского технологического института, который возглавлял исследование. — В конце концов, главная движущая сила процессов рождения светил в этих огромных галактиках на самом деле сводится к одному: сможет ли горячий газ, окружающий их, остыть достаточно быстро».
Кальзадилья и его коллеги изучали самый массивный класс галактических систем во Вселенной, которые называются галактическими кластерами и расположены на расстоянии от 3,4 до 9,9 млрд световых лет от Земли.
Команда обнаружила, что звездообразование в изучаемых галактиках запускается, когда количество неупорядоченного движения в горячем газе — физическое понятие, которое называется «энтропия» — падает ниже критического порога. Тогда горячий газ неизбежно охлаждается, образуя новые светила.
Движущие силы звездообразования
«Впечатляет мысль о том, что одно-единственное число говорит нам, как образовались миллиарды звезд и планет в этих огромных галактиках в течение десяти миллиардов лет», — сказал соавтор исследования Майкл Макдональд, также из Массачусетского технологического института.
Хотя были и другие попытки определить движущие силы рождения звезд в таких огромных галактиках в течение космического времени, это исследование впервые сочетает рентгеновские и оптические наблюдения центров скоплений на таком большом диапазоне расстояний. Это позволяет ученым связать топливо, необходимое для формирования светил — горячий газ, обнаруженный Chandra, — с фактическим формированием небесных светил после охлаждения газа, которое наблюдается с помощью оптических телескопов в течение большей части истории Вселенной.
Команда также использовала радиотелескопы для изучения струй материала, вылетающих из «сверхмассивных черных дыр в этих скоплениях. В процессе под названием «обратная рекомбинация» горячий газ, который охлаждается, образуя звезды, в конце концов питает черные дыры, что приводит к образованию струй и другой активности, которая нагревает и заряжает энергией их окружение, временно предотвращая дальнейшее охлаждение. Когда у черной дыры заканчивается топливо, струи выключаются, и процесс начинается снова.
Поиск других факторов звездообразования
Неожиданным аспектом этого исследования является то, что предыдущие работы предполагали, что другие факторы, кроме охлаждения горячего газа, могли играть большую роль в звездообразовании в далеком прошлом. Десять миллиардов лет назад, в период, который астрономы называют космическим полуднем, столкновения и слияния галактик в скоплениях были гораздо более частыми, темпы образования звезд в целом были выше, а сверхмассивные черные дыры галактик втягивали материал быстрее.
«Тип звездообразования, который мы наблюдаем, является удивительно последовательным, даже приближаясь к космическому полудню, когда он мог бы быть подавлен другими процессами, — говорит соавтор исследования Линдси Блим из Аргонской национальной лаборатории в Иллинойсе. — Хотя тогда Вселенная выглядела совсем по-другому, начальный механизм для образования звезд в этих галактиках не изменился».
Изучая относительно близкие скопления, предыдущие исследователи также обнаружили пороговый уровень хаоса в горячем газе, необходимый для возникновения обратной рекомбинации от сверхмассивных черных дыр в виде струй. Новое исследование команды Кальзадильи обнаружило, что энтропийный порог обратной рекомбинации не распространяется на галактики в более отдаленных скоплениях, что может означать, что скопления, которые образовались около десяти миллиардов лет назад, не так хорошо регулируются обратной рекомбинацией материи вокруг черных дыр.
По материалам phys.org
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
