Исследование предоставляет новые важные доказательства того, что именно эти струи «радиочастотной обратной связи», исходящие из центральных черных дыр зрелых галактик, предотвращают охлаждение горячего свободного газа и его коллапс в молодые звезды.«Когда вы заглядываете в прошлую историю Вселенной, вы видите, как эти галактики строят звезды», — сказал Тобиас Марридж, доцент кафедры физики и астрономии Университета Джонса Хопкинса и соавтор исследования. «В какой-то момент они перестают формировать звезды, и возникает вопрос: почему?
По сути, эти активные черные дыры являются причиной того, почему звезды перестают формироваться во Вселенной».Результаты были опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Они стали возможными благодаря адаптации хорошо известной исследовательской техники для использования при решении новой проблемы.
Научный сотрудник Университета Джонса Хопкинса Меган Гралла обнаружила, что сигнатура эффекта Сюняева-Зельдовича, обычно используемая для изучения больших скоплений галактик, также может быть использована для изучения более мелких образований. Эффект SZ возникает, когда электроны высокой энергии в горячем газе взаимодействуют со слабым светом на космическом микроволновом фоне, светом, оставшимся с самых ранних времен, когда Вселенная была в тысячу раз горячее и в миллиард раз плотнее, чем сегодня.«SZ обычно используется для изучения скоплений из сотен галактик, но галактики, которые мы ищем, намного меньше и имеют только одного или двух спутников», — сказал Гралла.«Мы задаем другой вопрос, чем задавался ранее», — сказал Гралла. «Мы используем технику, которая существует уже некоторое время и которую исследователи очень успешно использовали, и мы используем ее, чтобы ответить на совершенно другой вопрос в совершенно другой области астрономии».
«Я был ошеломлен, когда увидел эту статью, потому что никогда не думал, что обнаружение SZ-эффекта от активных ядер галактик возможно», — сказал Эйитиро Комацу, директор Института астрофизики Макса Планка в Германии и эксперт в этой области, который не принимал участия в исследовании. «Я был неправ … Это заставляет тех из нас, кто работает над эффектом SZ от скоплений галактик, чувствовать себя старыми; исследования эффекта SZ вступили в новую эру».В космосе горячий газ, втянутый в галактику, может охлаждаться и конденсироваться, образуя звезды. Некоторое количество газа также стекает в черную дыру галактики, которая растет вместе со звездным населением.
Этот цикл может повторяться непрерывно; больше газа втягивается, чтобы охладиться и конденсироваться, больше звезд начинает светиться, а центральная черная дыра становится более массивной.Но почти во всех зрелых галактиках — больших галактиках, названных «эллиптическими» из-за их формы — этот газ больше не остывает. «Если газ остается горячим, он не может разрушиться», — сказал Брак. Когда это произойдет: никаких новых звезд.Брак, Гралла и их сотрудники обнаружили, что эллиптические галактики с радиочастотной обратной связью — релятивистские частицы, излучающие радиочастоты, вылетающие из массивных центральных черных дыр в их центре со скоростью, близкой к скорости света — все содержат горячий газ и недостаток младенческих звезд.
Это является решающим доказательством их гипотезы о том, что эта радиочастотная обратная связь является «выключателем» для звездообразования в зрелых галактиках.Брак сказал, однако, что до сих пор неизвестно, почему черные дыры в зрелых эллиптических галактиках начинают излучать обратную связь по радиочастоте. «Точный механизм этого до конца не изучен, и все еще ведутся споры», — сказал он.Komatsu сказал, что новое исследование, проведенное под руководством Джона Хопкинса, в сочетании с другими исследованиями, обнаруживающими SZ-сигналы от более обычных галактик, «ставит новые задачи для теории образования галактик, поскольку практически не было данных, которые бы рассказали нам, сколько горячего газа находится вокруг галактик. . "Брак и Гралла присоединились к ведущим авторам Девин Крайтон, аспирант Университета Джона Хопкинса в области физики и астрономии, и Венли Мо, студентка бакалавриата по физике и астрономии, получившая степень в мае 2011 года.
Сейчас она учится в Университете им. Флорида на стипендии Национального научного фонда.
Команда использовала данные Космологического телескопа Атакама, 6-метрового телескопа на севере Чили; Очень большая антенная решетка Национальной радиоастрономической обсерватории в Нью-Мексико и ее телескоп Грин-Бэнк в Западной Вирджинии; Обсерватория Паркса в Австралии; и Космическая обсерватория Гершеля Европейского космического агентства.Сотрудники были из Пенсильванского университета; Университет Карнеги-Меллона; Калифорнийский технологический институт; Принстон; Штат Флорида; Рутгерс; Питтсбургский университет; Калифорнийский университет в Санта-Барбаре; Иллинойсский университет в Урбане-Шампейне; Корнелл; Хаверфордский колледж; Колледж Мурпарк; Университет Стоуни-Брук; Папский католический университет Чили; университеты Британской Колумбии и Торонто в Канаде; Университет Квазулу-Натал в Южной Африке; университеты Ноттингема, Эдинбурга и Сассекса в Соединенном Королевстве; Academia Sinica на Тайване; Лейденский университет в Нидерландах; и Лаборатория реактивного движения НАСА и Центр космических полетов Годдарда.
Это исследование было поддержано грантами Национального научного фонда AST — 0408698, AST — 0965625, PHY — 0855887 и PHY — 1214379.