Могут ли сверхмассивные черные дыры остановить звездообразование?
Рождение звезд происходит под влиянием множества факторов, одним из основных является наличие черной дыры в центре галактики-хозяина.
Представьте себе Вселенную в виде гигантского пазла, кусочками которого являются галактики и звезды. В головоломке есть не только галактики и звезды, но и такие объекты, как квазары, черные дыры и многие другие странно звучащие далекие объекты! Один из самых загадочных объектов во Вселенной — черные дыры — изучается с помощью наблюдений за вращающимися вокруг них звездами.
Типы галактик
Галактики отличаются друг от друга по многим параметрам. Существует множество способов, с помощью которых можно отличить галактики друг от друга: содержание газа, возраст звездного населения и многое другое. Одним из ключевых факторов, влияющих на это различие, является скорость образования новых звезд в галактике. Некоторые галактики (спиральные) демонстрируют более высокую скорость звездообразования, чем другие типы (эллиптические).
В конце концов, по мере развития галактики звездообразование тормозится. В результате звездное население данной галактики будет включать в себя большее количество старых звезд, чем молодых. Остается открытым вопрос, какие факторы могут привести к прекращению звездообразования?
Астрономы считают, что в центре каждой галактики находятся сверхмассивные черные дыры. Даже наш Млечный Путь имеет в своем центре гигантскую черную дыру, называемую Стрелец А*. Недавно появилось исследование, в котором выдвинута теория о возможности влияния сверхмассивной черной дыры в галактическом центре на звездообразование. Эта безумно плотная черная дыра с массой, превышающей в миллионы раз (даже в миллиарды - в случае сверхмассивных черных дыр) массу нашего Солнца, оказывает гравитационное воздействие не только на близлежащие звезды, но и на окружающий газ.
Взаимосвязь между сверхмассивными черными дырами и звездообразованием кажется контринтуитивной. Иногда она может не препятствовать рождению звезд, а наоборот, подталкивать к звездообразованию. Как выяснить, что происходит в данном случае?
Как сверхмассивные черные дыры могут препятствовать звездообразованию?
Когда газ падает на сверхмассивную черную дыру, он не падает прямо внутрь черной дыры. Из-за наличия углового момента он движется по концентрической круговой траектории. Это приводит к образованию аккреционного диска, состоящего из частиц пыли, газа и вещества.
Вещество в аккреционном диске очень горячее и может легко достигать экстремальных температур. Чем горячее объект, тем большее количество энергии он излучает в виде ветров. Эти ветры движутся с большой скоростью, разбрасывая окружающие частицы вещества и даже некоторые объекты, включая звезды!
Различные классы черных дыр имеют вокруг себя аккреционный диск. Наиболее заметные диски наблюдаются в активных галактиках, питаемых энергичным активным галактическим ядром (АГЯ).
Сверхмассивные черные дыры питают этот центральный двигатель — АГЯ. Галактики, в которых имеются АГЯ, называются активными галактиками, и эти галактики потенциально могут удалять газ и пыль, необходимые для начала звездообразования. Исследования в различных диапазонах длин волн позволяют ученым понять особенности поведения каждого класса АГЯ.
Как релятивистские струи сверхмассивной черной дыры могут индуцировать звездообразование?
Некоторые АГЯ также имеют релятивистские радиоструи, излучаемые ими. Эти джеты обычно формируются при вращении черной дыры вместе с окружающим ее аккреционным диском. Галактики с такими джетами, излучаемыми АГЯ, называются радиогромкими АГЯ, в то время как отсутствие релятивистских джетов относит их к радиотихим АГЯ.
Исследование взаимодействия сверхмассивных черных дыр с галактиками-хозяевами позволило также получить информацию об индуцированном струйными истечениями звездообразовании. Было отмечено, что струи, значительно более компактные, чем другие типы, не только нарушают распределение газа и нагревают его, но и странным образом ускоряют звездообразование. Более тщательный анализ выборки радиоспокойных галактик поможет ученым понять влияние компактных струй на звездообразование.
Оценив темпы звездообразования в различных типах галактик, можно будет лучше понять влияние как низко-, так и высокоизлучающих ветров на звезды и окружающий их газ.
В космосе сверхмассивные черные дыры и звездообразование связаны между собой удивительным образом. Эти большие черные дыры не просто разрушают объекты, они помогают создавать новые звезды и определяют их путь. Благодаря совершенствованию технологий и росту наших знаний ученые, физики и астрофизики постепенно выясняют, как на самом деле происходит это взаимодействие между черными дырами и звездами. Каждый раз, когда кто-то узнает что-то новое, мы все лучше понимаем, как все в космосе сочетается друг с другом.
С каждым новым открытием путь к пониманию сложной эволюции галактик становится все проще, и астрономы еще на один шаг приближаются к разгадке космоса. Таким образом, черные дыры, несмотря на то что они являются разрушителями, играют важную роль в усилении или ускорении рождения звезд. Гармоничное равновесие поддерживается пока неизвестными человечеству законами. Остается надеяться, что эти тайны не останутся скрытыми навсегда.