Как на самом деле чёрные дыры управляют судьбой галактик и почему без них Вселенная выглядела бы совсем иначе

Вбольшинстве больших галактик (включаянашу Млечный Путь) в центре прячетсясверхмассивная чёрная дыра массой вмиллионы-миллиарды солнечных масс.Когда в неё падает много газа и пыли,она становится активным галактическимядром (AGN). Выделяется колоссальнаяэнергия, и из полюсов чёрной дырывыстреливают релятивистские джеты —узкие пучки плазмы, летящие почти соскоростью света.

Донедавнего времени считалось, что этиджеты в основном «протыкают» галактикунасквозь, унося энергию далеко за еёпределы. Однакона самом деле это не так. Недавнееисследованиепод руководствомгруппы астрономов во главе с ДжастиномКадероми ДжейсономСурейсомпоказало,чтоджеты не просто проходят, а закручиваются(прецессируют) как волчок, и этозакручивание превращает их в мощныймеханизм обратной связи.

Авторыисследования использовали комбинациюнаблюдений на радиотелескопах (включаяVLA и ALMA) и суперкомпьютерные симуляции.Они изучили галактику, в которой джетот AGN прецессирует с периодом около 1-2миллионов лет. За это время ось джетаописывает конус — и вместо узкогопрокола газ выдувается широким конусом.

Наблюдениекасается галактики VV 340a. У относительнонизкомощного джета (померкам AGN), который к тому же покачивается,удалось измерить выдувание газа стемпом около 19-20 солнечных масс в год.

Этого достаточно, чтобы существенноснизить темпы звездообразования вгалактике на ближайшие сотни миллионовлет. Джет оставляет характерный S-образныйслед идействует как гигантский «космическийпылесос,буквально выметаягаз из центральных областей галактики,лишая её сырья для рождения новых звёзд.

Интересно, что в некоторых случаях джеты создают «галактические фонтаны». Газ выталкивается вверх, охлаждается на больших высотах и частично падает обратно, например, как в случае Abell 2597 (когда в 2018 году во время наблюдения при помощи инструментов ALMA + MUSE был обнаружен массивный выброс молекул газа в системе галактик Abell 2597).

В данном случае речь идёт уже не о полной очистке, а о повторяющейся циркуляции газа. Однако даже в таких системах общее количество холодного газа, доступного для звездообразования, существенно уменьшается.

Этоклассический пример обратной связи вэволюции галактик. Чем активнее чёрнаядыра «ест», тем эффективнее она лишаетгалактику пищи, замедляя собственныйрост и рост галактики в целом.

Этооткрытие объясняет, почему многие массивныеэллиптические галактики со временем«краснеют» и «умирают». Раньше этоприписывали слияниям галактик илипростому истощению газа, теперь ясно,что AGN-джеты играютодну из решающих ролей в этом процессе.

Такжеэтодаёт подсказку, как в ранней Вселенной(z > 6) сверхмассивные чёрные дыры моглирасти так быстро. Возможно,именно такая обратная связь помогалаимрегулироватьприток газа, не давая галактике«захлебнуться» звёздообразованием.

Вдальнейшем исследователи планируют искать больше примеров прецессирующихджетов в локальной Вселенной и моделировать влияние магнитных полейна стабильность прецессии. А пока можносказать, что каждая большая галактика— это не просто звёздный город, а местопостоянной «уборки» силами центральнойчёрной дыры. Без этих «космическихпылесосов» Вселенная выглядела бысовсем иначе — возможно, гораздо болеезвёздной и голубой.

Источник:science