Сверхмассивные черные дыры оказались виновны в бесплодии древних галактик

Ученые давно подозревали, что сверхмассивные черные дыры, расположенные в центрах галактик, оказывают губительное влияние на образование новых звезд. Однако доказательства удалось получить только сейчас. Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, выявили механизмы, с помощью которых эти космические «монстры» «выключают» звездообразование в галактиках-хозяевах.

Массивная и компактная галактика GS-10578, расположенная на расстоянии более 11,7 миллиарда световых лет от Земли, образовалась примерно спустя два миллиарда лет после Большого взрыва. Хотя звездная масса галактики превышает 160 миллиардов масс Солнца, новые светила в ней практически не формируются.

Отметим, что астрономы давно подозревали о плачевном состоянии, в котором находится GS-10578, но возможность подробно изучить галактику и сверхмассивную черную дыру в ее центре появилась только после запуска орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб».

Как показали результаты исследования, звездообразование в галактике GS-10578 остановилось на раннем этапе ее развития, что странно, ведь в большинстве галактик, рожденных в ранней Вселенной, формировалось множество звезд.

«Если у галактики было достаточно времени, чтобы достичь столь огромных размеров, то любой процесс, который остановил звездообразование, вероятно, произошел относительно быстро», — объяснили авторы новой научной работы.

Ключевым открытием стало обнаружение мощных потоков горячего ионизированного и холодного газа, исходящих из центра галактики со скоростью, достигающей 1000 километров в секунду. Так как галактика теряет газ быстрее, чем использует его для формирования новых звезд, астрономы пришли к выводу, что причиной выбросов стала активность сверхмассивной черной дыры в центре GS-10578.

Напомним, что холодный газ — это основной материал, необходимый для звездообразования, а сверхмассивные черные дыры — единственные объекты, способные эффективно вытеснять его из галактик, препятствуя формированию новых звезд.

Именно эта «обратная связь», получаемая галактикой от черной дыры, по мнению авторов исследования, объясняет, как сверхмассивные черные дыры лишают галактики топлива.

«Мы нашли виновника. Черная дыра убивает эту галактику и удерживает ее в состоянии покоя, перекрывая источник „пищи“, необходимый для образования новых звезд», — заключили астрономы.

Несмотря на драматические процессы, происходящие в GS-10578, звездный диск галактики сохраняет упорядоченное вращение. Это важное наблюдение указывает на то, что остановка звездообразования не обязательно связана с разрушением галактического диска, как ученые предполагали ранее.

Таким образом, результаты нового исследования предоставили первые прямые доказательства того, что активность сверхмассивных черных дыр может играть решающую роль в гибели в массивных древних галактик. И это объясняет их количество в наблюдаемой Вселенной.

Подробное изучение галактики GS-10578 также открывает новые возможности для изучения процессов эволюции галактик и роли, которую играют в них сверхмассивные черные дыры.