Астрофизика

Астрофизики объявляют об открытии, которое могло бы переписать историю о том, как галактики умирают

На ежегодном собрании Американского астрономического общества в Сент-Луисе, штат Миссури, доцент кафедры физики и астрономии в Университете Канзаса Эллисон Киркпатрик объявит о своем открытии «холодных квазаров» - галактик, характеризующихся обилием холодного газа, который все еще может производить новые звезды, несмотря на наличие квазара в центре - открытие, которое опровергает предположения о созревании галактик и может представлять фазу жизненного цикла каждой галактики, которая была неизвестна до сих пор.

Квазар, или «квазизвездный радиоисточник», по существу является сверхмассивной черной дырой на стероидах. Газ, падающий к квазару в центре галактики, образует «аккреционный диск», который может испускать ошеломляющее количество электромагнитной энергии, часто обладающей светимостью в сотни раз больше, чем типичная галактика. Как правило, формирование квазара сродни галактическому выходу на пенсию, и долгое время считалось, что это сигнализирует об окончании способности галактики производить новые звезды.

«Весь газ, который накапливается в черной дыре, нагревается и испускает рентгеновские лучи», - сказал Киркпатрик. «Длина волны света, которую вы излучаете, напрямую соответствует вашей горячей температуре. Например, мы с вами испускаем инфракрасный свет. Но то, что испускает рентгеновские лучи, является одной из самых горячих вещей во вселенной. Этот газ начинает аккрецировать». на черную дыру и начинает двигаться с релятивистскими скоростями, у вас также есть магнитное поле вокруг этого газа, и он может закрутиться. Таким же образом, как вы получаете солнечные вспышки, вы можете иметь струи материала, проходящие через это магнитное поле линии и быть отстрелянными от черной дыры. Эти струи по существу перекрывают подачу газа в галактике, поэтому газ больше не может упасть в галактику и образовать новые звезды. После того, как галактика перестала образовывать звезды, мы говорим, что это пассив мертвая галактика. "

Но в обзоре Киркпатрика, около 10 процентов галактик, содержащих аккрецирующие сверхмассивные черные дыры, имели запас холодного газа, оставшегося после входа в эту фазу, и все еще делали новые звезды.

Оптический синий квазар со временем обзора 7 миллиардов лет (это не соседняя галактика). Обычно что-то подобное не имеет инфракрасного излучения. Предоставлено: Dark Energy Camera Legacy Survey DR7 / NOAO

«Это само по себе удивительно», - сказала она. «Это целое население представляет собой целую кучу различных объектов. Некоторые из галактик имеют очень очевидные признаки слияния; некоторые из них очень похожи на Млечный путь и имеют очень очевидные спиральные рукава. Некоторые из них очень компактны. Из этого разнообразного населения тогда у нас есть еще 10 процентов, которые действительно уникальны и неожиданны. Это очень компактные, синие, светящиеся источники. Они выглядят так, как если бы вы ожидали, что сверхмассивная черная дыра будет выглядеть на конечных стадиях после того, как она погасит всю звезду. образование в галактике. Это превращается в пассивную эллиптическую галактику, но мы также нашли много холодного газа в них. Это население, которое я называю «холодными квазарами».

Астрофизик подозревала, что" холодные квазары "в ее исследовании представляют собой короткий период, который еще предстоит распознать в конце-фазы жизни галактики с точки зрения человеческой жизни, мимолетная фаза" холодного квазара " может быть чем-то сродни вечеринке по выходу на пенсию галактики.

«Эти галактики редки, потому что они находятся в переходной фазе - мы поймали их прямо перед тем, как образование звезд в галактике было подавлено, и этот переходный период должен быть очень коротким», - сказала она.

Киркпатрик впервые определил объекты, представляющие интерес, в области Sloan Digital Sky Survey, самой подробной цифровой карты Вселенной из доступных. В районе, названном «Stripe 82», Киркпатрик и ее коллеги смогли визуально идентифицировать квазары.

«Затем мы прошли через эту область с помощью телескопа XMM Newton и исследовали ее в рентгеновских лучах», - сказала она. «Рентгеновские лучи являются ключевой сигнатурой растущих черных дыр. Оттуда мы обследовали его с помощью космического телескопа Гершеля, инфракрасного телескопа с дальним инфракрасным излучением, который может обнаруживать пыль и газ в принимающей галактике. Мы выбрали галактики, которые могли бы найти в как рентген, так и в инфракрасном диапазоне. "

Пылевое излучение той же голубой квазарной галактики. Он удивительно яркий - фактически, это один из самых ярких объектов в поле, указывающий на много пыли. Из-за разрешения телескопа мы не можем видеть, как на самом деле выглядит эта пыль. Фото: Herschel / ESA

Исследовательница сказала, что ее результаты дают ученым новое понимание и детали того, как происходит тушение звездообразования в галактиках, и опровергают предположения о квазарах.

«Мы уже знали, что квазары проходят через непроницаемую для пыли фазу», - сказал Киркпатрик. «Мы знали, что они проходят через сильно окутанную фазу, где пыль окружает сверхмассивную черную дыру. Мы называем это фазой красного квазара. Но теперь мы нашли этот уникальный переходный режим, которого мы раньше не знали. Раньше, если вы сказал кому-то, что вы нашли светящийся квазар, который имел синий оптический цвет, но в нем все еще было много пыли и газа, и много звездообразования, - люди говорили: «Нет, это не должно так выглядеть.»

Затем Киркпатрик надеется определить, происходит ли фаза «холодного квазара» с определенным классом галактик или каждой галактикой.

«Мы думали, что, как все это происходит, у вас есть растущая черная дыра, она покрыта пылью и газом, она начинает выбрасывать этот материал», - сказала она. «Затем он становится светящимся синим объектом. Мы предполагали, что когда он выдувает свой собственный газ, он также выдувает свой основной газ. Но, похоже, с этими объектами это не так. Они взорвали собственную пыль - так мы видим его как синий объект, но они еще не выбросили всю пыль и газ в галактиках-хозяевах. Это переходная фаза, скажем, 10 миллионов лет. В универсальных временных масштабах это действительно мало - и это трудно уловить эту вещь. Мы делаем то, что мы называем слепым обзором, чтобы найти объекты, которые мы не искали. И обнаружение этих объектов, да, может означать, что это происходит с каждой галактикой ".

Back to top button