Glavni AstronomijaSupermasivne črne luknje lahko v veliki galaksiji vklopijo in izklopijo nastanek zvezd

Supermasivne črne luknje lahko v veliki galaksiji vklopijo in izklopijo nastanek zvezd

Astronomija : Supermasivne črne luknje lahko v veliki galaksiji vklopijo in izklopijo nastanek zvezd

V sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so astronomi odkrili, da v središču naše galaksije obstaja posebno velika črna luknja (Strelec A *). Sčasoma so razumeli, da podobne supermasivne črne luknje (SMBH) obstajajo v središču najbolj množičnih galaksij. Prisotnost teh črnih lukenj je bila tudi tisto, kar je lociralo galaksije, ki so imele posebno svetlobna jedra - aka. Aktivni galaktični jedri (AGN) - od tistih, ki niso.

Od tega časa so astronomi in kozmologi razmišljali o tem, kakšno vlogo imajo SMBH-ji pri evoluciji galaksije, z nekaterimi podvigi, da imajo velik vpliv na nastanek zvezd. In zahvaljujoč nedavni študiji mednarodne ekipe astronomov, zdaj obstajajo neposredni dokazi za povezanost med in zvezno tvorbo zvezd in galaksije. Dejansko je ekipa dokazala, da lahko masa črne luknje določi, kdaj se bo končalo nastajanje zvezd v galaksiji.

Študija z naslovom "nastajanje zvezd v črnih luknjah v masivnih galaksijah" se je nedavno pojavila v znanstveni reviji Nature. Študentska skupina pod vodstvom Ignacija Martín-Navarro, sodelavke Marie Curie z Observatorijev Kalifornije, je bila tudi članov Inštituta za astronomijo Max-Planck in Instituto de Astrofísica de Canarias.

Osnovno ogledalo Teleskopa Hobby-Eberly (HET) na opazovalnici McDonald. Ogledalo je sestavljeno iz 91 segmentov in ima učinkovito odprtino 9, 2 metra. Zasluge: Marty Harris / McDonald Observatory

Skupina se je zaradi študije opirala na podatke, zbrane v množični raziskavi teleskopa Hobby-Eberle Telescope leta 2015. Ta sistematična raziskava je uporabila 10m teleskop Hobby-Eberly (HET) v opazovalnici McDonald, da opravi optično spektroskopsko raziskavo z dolgimi režami od več kot 1000 galaksij. Ta raziskava ni zagotovila le spektrov za te galaksije, temveč je tudi ustvarila neposredne meritve mase osrednjih črnih lukenj za 74 teh galaksij.

Z uporabo teh podatkov so Martín-Navarro in njegovi sodelavci našli prve opazovalne dokaze za neposredno povezavo med maso osrednje črne luknje galaksije in njeno zgodovino nastanka zvezd. Medtem ko astrofiziki že desetletja delujejo v skladu s to domnevo, do zdaj ni bilo nobenega dokaza. Kot je v sporočilu za javnost UCSC dejal Jean Brodie, profesor astronomije in astrofizike na UC Santa Cruz in soavtor prispevka:

„Po povratnih informacijah smo poklicali, da bi simulacije izpeljale, ne da bi zares vedeli, kako se to dogaja. To je prvi neposredni opazovalni dokaz, kjer lahko vidimo učinek črne luknje na zgodovino nastajanja zvezd v galaksiji. "

Pred približno 15 leti je bila odkrita povezava med maso SMBH in skupno maso zvezd galaksije, kar je privedlo do velikega nerešenega vprašanja v astrofizičnih krogih. Čeprav se je ta korelacija zdela osrednja značilnost galaksij, ni bilo jasno, kaj bi jo lahko povzročilo. Kako bi lahko bila masa sorazmerno majhne in osrednje črne luknje povezana z maso milijard zvezd, razporejenih po galaksiji?

Galaksija NGC 660 - v tej in drugih galaksijah se zdi, da je hitrost nastanka novih zvezd povezana z razvojem osrednje črne luknje galaksije. Zasluge: ESA / Hubble / NASA

Ena izmed možnih razlag je bila, da so bolj masivne galaksije zbirale večje količine plina, kar je povzročilo več zvezd in bolj masivno centralno črno luknjo. Vendar so astrofiziki tudi verjeli, da je to mehanizem povratnih informacij pri delu, kjer naraščajoče črne luknje zavirajo nastajanje zvezd v njihovi bližini. Skratka, ko se materija nabira na osrednji črni luknji, odda ogromno količino energije v obliki sevanja in delcev.

Če se ta energija prenese na plin in prah, ki obdajata jedro galaksije, se bodo v tej regiji manj verjetno oblikovale zvezde, saj je treba plin in prah hladiti, da bi se lahko podružila. Dolga leta so bile takšne povratne informacije vključene v kozmološke simulacije, da bi razložile opažene stopnje nastajanja zvezd v galaksijah. Po teh istih simulacijah, brez tega mehanizma, bi galaksije tvorile veliko več zvezd, kot smo jih opazili.

Vendar do zdaj ni bilo nobenih neposrednih dokazov o tem pojavu. Prvi korak za pridobitev nekaterih je bil ponovitev zgodovine tvorjenja zvezd v 74 ciljnih galaksijah, uporabljenih za študijo. Martín-Navarro in njegovi sodelavci so to storili tako, da so spektre, dobljene iz vsake od teh galaksij, podvrgli računskim tehnikam, ki so iskale najboljšo kombinacijo zvezdnih populacij, ki bi ustrezale podatkom.

Pri tem je ekipi uspelo rekonstruirati zgodovino nastanka zvezd znotraj ciljnih galaksij v zadnjih 12, 5 milijarde let. Po pregledu teh zgodovin so opazili nekatere predvidljive rezultate, pa tudi nekatere precej pomembne razlike. Za začetek so, kot je bilo napovedano, območja okrog osrednjih črnih lukenj galaksij očitno dušil vpliv na hitrost nastanka zvezd.

Umetnikov koncept najbolj oddaljene supermasivne črne luknje, ki je bila kdaj koli odkrita. Je del kvazarja iz samo 690 milijonov let po velikem udaru. Zasluge: Robin Dienel / Carnegie Institution for Science

Kot je bilo napovedano, je obstajala tudi jasna povezava med maso osrednjih črnih lukenj in zvezdno maso v teh galaksijah. Vendar je ekipa tudi ugotovila, da je bila stopnja tvorjenja zvezd nižja od pričakovane (glede na maso njihovih osrednjih črnih lukenj) nekoliko manjša od pričakovane. V nekaterih drugih primerih so imele galaksije večje zvezdne mase (kot je bilo pričakovano) (spet glede na njihove črne luknje), njihove stopnje tvorbe zvezd pa so bile višje.

Ta korelacija ni bila le bolj konsistentna kot tista, ki je bila opažena med maso črne luknje in zvezdno maso, prišla je neodvisno od drugih dejavnikov (kot sta oblika ali gostota). Kot je pojasnil Martín-Navaro:

"Za galaksije z enako maso zvezd, vendar z različno maso črnih lukenj v središču, so bile galaksije z večjimi črnimi luknjami ugasnjene prej in hitreje kot tiste z manjšimi črnimi luknjami. Tako je nastajanje zvezd trajalo dlje v tistih galaksijah z manjšimi osrednjimi črnimi luknjami. "

Opozorili so tudi, da se ta korelacija širi v globoko preteklost, kjer galaksije s supermasivnimi osrednjimi črnimi luknjami v zadnjih 12, 5 milijarde let dosledno proizvajajo razmeroma nizko stopnjo zvezd. To je prvi močan dokaz za neposredno, dolgoročno povezavo med nastajanjem zvezd in obstojem osrednje črne luknje v galaksiji.

Zvezdnica v bližini supermasivne črne luknje (vtis umetnika ). Zasluge: ESA / Hubble, ESO, M. Kornmesser

Drug zanimiv vzorec študije je bil način obravnavanja možnih korelacij med svetilnostjo AGN in nastajanjem zvezd. V preteklosti so si drugi raziskovalci prizadevali najti dokaze o povezavi med njimi, vendar brez uspeha. Kot pravi Mart n-Navarro in njegova ekipa, je to morda zato, ker so časovne lestvice neverjetno različne. Medtem ko nastajanje zvezd nastaja skozi eone, se izlivi iz AGN pojavljajo v krajših intervalih.

Še več, AGN so zelo spremenljive in njihove lastnosti so odvisne od številnih dejavnikov, ki se nanašajo na njihove črne luknje, tj velikosti, mase, hitrosti nabiranja itd. Maso črne luknje smo uporabili kot proxy za energijo, ki jo v galaksijo vnese AGN, ker prirastek v bolj masivne črne luknje vodi do bolj energičnih povratnih informacij iz aktivnih galaktičnih jeder, ki bi hitreje ugasnile nastajanje zvezd, je dejal Martin-Navarro.

Če pogledamo naprej, ekipa upa, da bo izvedla nadaljnje raziskave in natančno ugotovila, kako centralne črne luknje ustavijo nastanek zvezd. Trenutno možnost, da bi lahko prišlo zaradi sevanja ali curkov plina, ki segreva okoliško snov, ni dokončna. Kot je nakazal Aaron Romanowsky, astronom na državni univerzi San Jose in UC Observatories:

Nekaj ​​različnih načinov lahko črna luknja sprosti energijo v galaksijo in teoretiki imajo vse vrste idej o tem, kako se zgodi gašenje, vendar je treba narediti še več dela, da se ta nova opazovanja prilagodijo modelom.

Del tega, kako določiti, kako je vesolje nastalo, je vedeti, kateri mehanizmi so bili v igri in kakšen je obseg njihovih vlog. S to zadnjo študijo lahko astrofiziki in kozmologi tolažijo, ko vedo, da so jim to v tem primeru uspeli vsaj !

Nadaljnje branje: UCSC, MPIA, Narava

Kategorija:
Samo da bi bilo jasno: Luna ni povzročila potresa na Japonskem
TESS-ove prakse na kometu, preden začnemo z znanstvenim delovanjem