Черные дыры влияют на возникновение целых галактик

Черные дыры влияют на возникновение целых галактик

Фото: ESA/NASA, avo project & paolo padovani

Гамма-излучение из черной дыры нагревает диффузный газ в космосе, что приводит к задержке формирования карликовых галактик.

Влияние очень массивных черных дыр ограничено их ближайшим (с космической точки зрения) окружением - так гласило предыдущее заключение. Международная команда астрономов обнаружила в настоящее время, однако, что эти черные дыры, величиной в миллионы и миллиарды солнечных масс, влияют и на значительно более далекие объекты, а впоследствии даже, может быть, на формирование галактик. Исследователи из Германии, Канады и Соединенных Штатов наблюдали, что диффузный газ поглощает в космосе яркое гамма-излучение черной дыры и нагревает ее. Это удивительное открытие имеет важное значение для формирования больших структур во Вселенной.

В центре каждой галактики есть очень массивная черная дыра. Она может испускать высокоэнергетическое гамма-излучение, и тогда её называют блазаром. Другие виды излучения, такие как видимый свет или радиоволны, проходят сквозь Вселенную без каких-либо проблем. Это не относится к высокоэнергетическому гамма-излучению. Оно взаимодействует с оптическим светом, испускаемым галактиками, и превращается в элементарные частицы, электроны и позитроны. Элементарные частицы движутся первоначально почти со световой скоростью, но замедляются во Вселенной диффузным газом. Так как каждый процесс торможения генерирует тепло, окружающий газ сильно разогревается. Он в среднем в десять раз горячее, а в космических областях с меньшей плотностью в среднем даже больше, чем сто раз, по сравнению с предыдущими значениями.

Черные дыры влияют на возникновение целых галактик

На снимке видна массивная черная дыра, окруженная кольцом пыли. Вторжение газа в черную дыру приводит к высокоэнергетическому лучу, состоящему из материи и излучения, которые могут переноситься на космологические расстояния. Если луч направлен в нашу сторону, мы называем его "блазаром". Фото: ESA/NASA, avo project & paolo padovani

Измерение температуры спектральных линий

"Блазары пишут тепловую историю Вселенной", - говорит Кристоф Пфроммер (Christoph Pfrommer), один из авторов из Гейдельбергского Института теоретических исследований (HITS). Но как можно проверить такую идею? В оптических спектрах далеких квазаров видно большое количество линий, появившихся при поглощении ультрафиолетового света квазара нейтральными атомами водорода на ранних этапах развития Вселенной. Если газ становится горячее, то расширяются самые слабые линии. Этот эффект даёт отличный способ для измерения температуры в юной Вселенной и, следовательно, практически наблюдать её в молодости.

Астрофизики HITS в первый раз проверили этот процесс нагрева во время детального компьютерного моделирования возникновения космологических структур. Удивительно, но линии были такой ширины, что точно совпали с полученными результатами измерений линий в спектрах квазаров. "Это поможет нам элегантно разрешить давнюю проблему с этими данными квазаров", - заявил Эвальд Пухвайн (Ewald Puchwein), который проводил моделирование в HITS.

Влияние на формирования галактик

Какие еще последствия, вытекают из этого нового источника тепла? Линии в спектрах квазаров обусловлены колебаниями плотности во Вселенной. При этом самые плотные флуктации с течением времени подавляются. Происходит процесс формирования галактик и галактических скоплений, как мы наблюдаем вокруг. Если диффузный газ слишком горячий, он не может ослабевать, формирование карликовых галактик задерживается или даже полностью подавляется. Это может стать ключом к решению другой давно назревшей проблемы в теории формирования галактик: почему вблизи нашего Млечного Пути наблюдается значительно меньшее количество карликовых галактик, чем предсказывают космологические симуляции?

Фолькер Шпрингель (Volker Springel), руководитель исследовательской группы в HITS, сказал: "Самое волнующее в новом процессе разогрева блазеров то, что этот эффект может объяснить несколько загадок в возникновении космологических структур". Группа в настоящее время планирует доработать имитационные модели и лучше разобраться в физической природе блазаров и их влиянии на сегодняшнее состояние Вселенной.

 

Related posts:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Перед отправкой комментария решите простой примерчик! *