Тайна происхождения квазаров, формирующих нашу Вселенную, наконец-то раскрыта
Квазары, чрезвычайно яркие активные галактические ядра, давно привлекают внимание ученых, поскольку они ярче, чем тысячи звезд вместе взятых в объеме, сравнимом с нашей Солнечной системой. Эти сверхъяркие галактические ядра питаются от сверхмассивных черных дыр. Однако происхождение их интенсивной активности и колоссального выброса энергии до сих пор оставалось загадкой. Недавно исследователи приоткрыли завесу над этой загадкой, обнаружив, что активность квазаров вызвана столкновением галактик.
В 1962 году радиоастрономы обнаружили мощные, флуктуирующие радиоисточники, которые казались наблюдателю точечными звездами. Поскольку для звезд необычно излучать значительные радиоволны, эти объекты, названные квазарами, должны были иметь другую природу. За шесть десятилетий, прошедших с момента их открытия, становилось все более очевидным, что квазары - это не просто побочный продукт роста галактик и их сверхмассивных черных дыр (СМЧД) за счет аккреции газа, но и возможность непосредственного влияния на этот рост.
Происхождение этой феноменальной активности оставалось загадкой, пока ученые из университетов Шеффилда и Хартфордшира не выяснили, что причиной этому является столкновение галактик. Исследование было в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Галактическое столкновение и зажигание космического маяка
Исследователи обнаружили столкновения с помощью глубоких наблюдений телескопа имени Исаака Ньютона в Ла-Пальме, выявив наличие искаженных структур во внешних областях галактик, в которых находятся квазары.
Сравнив наблюдения 48 квазаров и галактик, принимающих их, с изображениями более 100 неквазарных галактик, исследователи пришли к выводу, что галактики, принимающие квазары, примерно в три раза чаще взаимодействуют или сталкиваются с другими галактиками.
Важно отметить, что большинство галактик имеют сверхмассивные черные дыры в своих центрах. Они также содержат большое количество газа, который в основном вращается на больших расстояниях от центра галактики, вне досягаемости черных дыр.
Когда две галактики сталкиваются, гравитационные силы притягивают огромное количество газа к сверхмассивным черным дырам в центре системы сталкивающихся галактик. Перед тем, как газ поглощается черной дырой, он высвобождает феноменальное количество энергии в виде излучения, что приводит к возникновению квазара.
"Зажигание" квазара может иметь драматические последствия для целых галактик, вытесняя оставшийся газ из галактики и препятствуя образованию новых звезд в течение миллиардов лет. Это исследование позволило улучшить понимание того, как эти мощные объекты запускаются и приводятся в действие.
Профессор Клайв Тадхантер с кафедры физики и астрономии Шеффилдского университета сказал в своем заявлении: "Квазары - одно из самых экстремальных явлений во Вселенной, и то, что мы видим, вероятно, представляет собой будущее нашей собственной галактики Млечный Путь, когда она столкнется с галактикой Андромеды примерно через пять миллиардов лет".
Реконструкция истории Вселенной
Открытие и изучение квазара на заре космоса дает исследователям уникальную возможность заглянуть в то время, когда Вселенная была еще молодой и сильно отличалась от того, что мы наблюдаем сегодня. Благодаря своей яркости квазары видны на больших расстояниях и, таким образом, выступают в роли маяков, освещающих водородные облака, существовавшие в начале Вселенной, позволяя нам понять ее эволюцию.
Квазары появились не сразу после начала истории Вселенной. Сначала образовались галактики, которые постепенно начали сливаться, а затем в их роях появились первые квазары. Ученые показали, что излучение от этих объектов может мешать формированию звезд.
На самом деле, когда Вселенная была молодой, галактики, содержащие квазары, были ближе друг к другу или сталкивались. Это привело к тому, что сверхмассивная черная дыра в их центре подпитывалась и высвобождала огромное количество энергии. Эта энергия нагревает и выталкивает окружающий газ наружу, создавая мощные потоки, которые проносятся через межзвездное пространство подобно цунами, сея хаос в галактике-хозяине.
Выбросы играют важную роль в эволюции галактик. Газ служит топливом для звездообразования, поэтому, когда газ удаляется в результате оттока, скорость звездообразования снижается. В некоторых случаях выбросы настолько мощные и выбрасывают такое большое количество газа, что могут полностью остановить звездообразование в галактике-хозяине.
Ученые также считают, что оттоки являются основным механизмом, с помощью которого газ, пыль и элементы перераспределяются на большие расстояния в галактике или даже могут быть выброшены в пространство между галактиками - межгалактическую среду. Это может вызвать фундаментальные изменения в свойствах галактики-хозяина и межгалактической среды.
Доктор Джонни Пирс, постдокторский исследователь из Университета Хартфордшира, объясняет: "Это область, в которой ученые всего мира хотят узнать больше. Ведь одной из главных научных целей космического телескопа НАСА "Джеймс Уэбб" является изучение ранних галактик Вселенной, и "Уэбб" способен обнаружить свет даже от самых отдаленных галактик. Квазары играют ключевую роль в нашем понимании истории Вселенной и, возможно, будущего Млечного Пути".