Недостающее звено: астрономы связали рождение звезд и черных дыр в галактиках

Одна из причин, по которой трудно изучать взаимодействие между черными дырами и звездами, заключается в том, что астрономам трудно по-настоящему наблюдать эти взаимодействия. Новое исследование проливает свет на эту загадку. «Хайтек» рассказывает главное.

Студентка бакалавриата Массачусетского университета в Амхерсте (UMA) провела исследование роста звезд и черных дыр. В ходе работы она предоставила данные о том, как они связаны и влияют на эволюцию галактик. Новая информация позволит космическому телескопу «Джеймс Уэбб» (JWST) более эффективно изучать их.

Как растут галактики?

Астрономы знают, что эволюция галактик обусловлена двумя процессами: ростом сверхмассивных черных дыр в центре каждой из них и образованием новых звезд. Но как связаны эти процессы, оставалось загадкой, и это один из вопросов, которые будет изучать недавно запущенный космический телескоп «Джеймс Уэбб». Работа Мередит Стоун, которая окончила астрономическую программу UMass Amherst в мае 2022 года, поможет ученым лучше понять, как они связаны.

«Мы знаем, что галактики растут, сталкиваются и меняются на протяжении всей своей жизни», — говорит Стоун, которая завершила исследование под руководством Александры Поуп, профессора астрономии UMA и старшего автора новой статьи, недавно опубликованной в Astrophysical Journal. — И мы знаем, что рост черных дыр и звездообразование играют решающую роль. Общеизвестно, что эти два фактора связаны и что влияют друг друга. Но до сих пор было трудно понять, как именно».

В чем проблема?

Одна из причин, по которой трудно изучать взаимодействие между черными дырами и звездами, заключается в том, что астрономам трудно по-настоящему наблюдать эти взаимодействия. Проблема в том, что все важные процессы скрыты за огромными облаками космической пыли. Так, в галактиках, которые активно формируют звезды, более 90% видимого света может поглощаться ею.

Галактика NGC 1614. Фото: НАСА

Однако есть обходной путь: когда пыль поглощает видимый свет, она нагревается. И, хотя невооруженный человеческий глаз не может видеть тепло, инфракрасным телескопам это под силу. В рамках нового исследования ученые использовали космический телескоп «Спитцер», собранный во время кампании Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS). Цель — изучить средне-инфракрасный диапазон длин волн некоторых из самых ярких галактик, которые находятся относительно близко к Земле. В частности, астрономы искали особые контрольные индикаторы, которые являются «отпечатками пальцев» черных дыр и звезд в разгар формирования.

Есть решение

Проблема еще и в том, что эти следы очень слабые, и их почти невозможно отличить от общего шума инфракрасного спектра. В рамках нового исследования Мередит Стоун откалибровала измерения этих индикаторов, чтобы они были более четкими.

Как только астрономы получили данные более четких наблюдений, они увидели, что на самом деле рост черных дыр и звездообразование происходят одновременно в одних и тех же галактиках, и, похоже, они действительно влияют друг на друга.

Ученые даже вычислили соотношение, которое описывает, как связаны эти два явления. Так, астрономы обнаружили яркие эмиссионные линии [Ne ii] и [Ne iii], которые «отвечают» за звездообразование, и более слабые эмиссионные линии [Ne v] и [O iv] от активных ядер галактик (АЯГ) по всему спектру. Оказалось, что светимость Ne ii довольно постоянна во всех ячейках фракции АЯГ, в то время как светимость [O iv] и [Ne v] увеличивается более чем на порядок.

Также ученые обнаружили, что использование светимости [O iv] без поправки на звездообразование может привести к завышению скорости аккреции черных дыр (BHAR,black hole accretion rates) до 30 раз в светящихся инфракрасных галактиках (LIRG, luminous infrared galaxies) с преобладанием звездных вспышек. Отношение скорости BHAR к звездообразованию увеличивается более чем на три порядка в зависимости от доли АЯГ в среднем инфракрасном диапазоне LIRG-галактик.

Почему это важно?

Это не только само по себе захватывающее научное достижение. Результаты нового исследования помогут использовать JWST с его беспрецедентным доступом к свету среднего ИК-спектра и для более тщательного изучения формирования галактик. Ведь, хотя ученые и подсчитали, как черные дыры и звезды связаны в одной галактике, почему это происходит, остается загадкой.

Читать далее:

Физики нашли универсальные «часы» в космосе: они точнее атомных

Археологи нашли рисунки жутких людей с огромными головами: кем они были

Телескоп «Джеймс Уэбб» сделал первый снимок Юпитера: на нем сразу 9 двигающихся целей

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Вакцина заставляет иммунитет бороться с раком мозга, показали испытания на людях
Наука
Вольфрамовый токамак WEST удерживал плазму в течение рекордных 6 минут
Наука
Посмотрите, как робопес, обученный ИИ, балансирует на гимнастическом шаре
Новости
Генная терапия улучшила зрение у людей с наследственной слепотой
Наука
Перед презентацией Apple появились подробности о новых iPad Pro и iPad Air
Новости
Астрономы наблюдали свет вокруг гигантских черных дыр, образовавшихся вскоре после Большого взрыва
Наука
В мозге человека нашли «нейронный компас», который помогает определять направление
Наука
Электричество получили из влаги в воздухе с помощью бактериальных «проводов»
Наука
Разработана вакцина, которая защищает от коронавирусов будущего
COVID-19
Ограничения в работе TikTok не повлияли на популярность социальной сети
Новости
Исчезновение «щита» от солнечной радиации совпало с рассветом жизни на Земле 590 млн лет назад
Наука
Крошечные «бессмертные» черные дыры могут заполнять Вселенную и объяснять темную материю
Наука
Ученые впервые наблюдали, как орангутанг занимается самолечением
Наука
SpaceX не смогла скрыть полет ракеты над Россией: в сети публикуют фото
Космос
Зонд «Эйнштейн» показал первую партию редких космических фото
Космос
Миссию по доставке образцов с загадочной стороны Луны запустили в Китае
Наука
Ученые подтвердили ключевые события из Библии
Наука
Недалеко от нас есть планета, где ветер дует быстрее пули
Космос
Найден необычный способ бороться с хроническим стрессом
Наука
Посмотрите на самый редкий торнадо, который пронесся над США
Наука