На щорічному з’їзді Американського астрономічного товариства в Сент-Луїсі (штат Міссурі) Еллісон Кіркпатрік (Allison Kirkpatrick), асистент кафедри фізики та астрономії Канзаського університету, повідомила про відкриття галактик — «холодних квазарів». Ці об’єкти містять багато холодного газу, а тому в них ще можуть формуватися нові зорі, незважаючи на те, що в центрі міститься квазар. Це доволі неочікуваний висновок, що змінює уявлення про еволюцію галактик і, можливо, вказує на фазу життєвого циклу кожної галактики, яка досі не була відома.
Квазар, або «квазізоряне радіоджерело», — це, по суті, активна надмасивна чорна діра. Газ, що падає до квазара в центрі галактики, утворює «аккреційний диск», який може спричинити появу величезної кількість електромагнітної енергії. Це приводить до того, що яскравість такого квазара стає в сотні разів більшою, ніж типової галактики. Зазвичай, формування квазара відбувається на пізньому етапі еволюції галактики, і вже давно астрономи вважають, що це є сигналом про кінець її здатності формувати нові зорі.
«Весь газ, який накопичує чорна діра, нагрівається і світить в рентгенівських променях», — сказала Кіркпатрік. «Довжина хвилі світла, яке ви виділяєте, прямо відповідає тому, наскільки ви гарячі. Наприклад, ви і я даємо інфрачервоне світло. Але те, що генерує рентгенівське випромінювання, є однією з найгарячіших речей у Всесвіті. Цей газ падає на чорну діру і швидкість його руху досягає релятивістських значень; навколо цього газу є магнітне поле і воно може мати заплутану структуру. Так само, як виникають сонячні спалахи, завдяки магнітному полю можуть формуватися струмені (джети) речовини й швидко рухатися від чорної діри. Ці струмені, по суті, гальмують газопостачання галактики, тому газ більше не може потрапити в неї і сформувати нові зорі. Після того, як галактика перестала утворювати зорі, ми говоримо, що це пасивна мертва галактика».
Але в огляді, який зробила Кіркпатрік, майже 10 % галактик з надмасивними чорними дірами мали запас холодного газу, що залишився після настання цієї фази, і все ще формували нові зорі.
Оптичний блакитний квазар на відстані 7 млрд світлових років від Землі (це не близька галактика). Зазвичай такі об’єкти не мають інфрачервоного випромінювання. Фото з сайту https://phys.org.
«Це саме по собі дивно», — сказала Кіркпатрік. «Це ціла популяція, тобто ціла низка ріжних об’єктів. Деякі галактики мають дуже очевидні прояви об’єднання, деякі з них дуже схожі на Молочний Шлях і мають явні спіральні рукави. Деякі з них дуже компактні. В цій ріжноманітній популяції ми маємо ще 10 відсотків об’єктів, що справді унікальні й несподівані. Це дуже компактні, сині, світні джерела. Вони мають точно такий вигляд, який за вашим очікуванням мусить мати надмасивна чорна діра, що вже вгамувала процес зореутворення в галактиці. Це еволюціонує в пасивну еліптичну галактику, але ми також знайшли в ній багато холодного газу. Це популяція, яку я називаю “холодними квазарами”».
Астрофізик Канзаського університету запідозрила, що «холодні квазари» в її огляді вказують на короткий період, досі не виявлений, на прикінцевій фазі життя галактики. З погляду на людське життя, швидкоплинний «холодний квазар» може нагадувати вечірку при виході галактики на «пенсію».
«Ці галактики рідкісні, бо вони перебувають у перехідній фазі — ми побачили їх якраз перед утворенням зір в галактиці й цей перехідний період має бути дуже коротким», — сказала вона.
Кіркпатрік вперше виявила об’єкти, що становлять інтерес, в Слоанівському цифровому огляді неба (Sloan Digital Sky Survey), найдокладнішій цифровій мапі Всесвіту. У ділянці під назвою «Смуга 82» вона та її колеги змогли візуально ідентифікувати квазари.
«Після цього ми спостерігали цю ділянку з допомогою телескопа XMM Newton і отримали її рентгенівські знімки», — сказала Кіркпатрік. «Рентгенівські промені є головним проявом активних чорних дір. Далі ми обстежили цей район з допомогою космічного інфрачервоного телескопа «Гершель», який міг виявляти пил і газ в материнській галактиці (тій, де є квазар — Ред.). Ми вибрали галактики, які могли бачити і в рентгені, і в інфрачервоних променях».
Викид пилу в галактиці з синім квазаром. Це несподівано яскраво — насправді, це один з найяскравіших об’єктів на полі знімку, що вказує на велику кількість пилу. Роздільна здатність телескопа не дає змоги побачити, який насправді вигляд має цей пил. Фото з сайту https://phys.org.
Дослідник Канзаського університету сказала, що її висновки дають науковцям нове розуміння і деталізацію того, як триває гальмування процесу зореутворення в галактиках, а також перевертає уявлення про квазари.
«Ми вже знали, що квазари проходять через етап, коли вони затемнені пилом», — сказала Кіркпатрік. «Ми знали, що вони проходять через фазу, коли багато пилу накопичується навколо надмасивної чорної діри. Ми називаємо це червоною фазою квазарів. Але тепер ми знайшли цей унікальний перехідний етап, який ми раніше не знали. Раніше, якщо ви казали комусь, що знайшли яскравий квазар, який мав синій колір в оптичному діапазоні, але в ньому все ще багато пилу й газу, і багато формується зір — вам би сказали: “Ні, це не те, ці речі не повинні мати такий вигляд”».
У подальшому Кіркпатрік сподівається визначити, чи фазу «холодного квазару» має лише певний клас галактик, чи кожна галактика.
«Ми уявили, як відбуваються ці речі, якщо у вас є чорна діра, що «засмоктує» речовину. Її огортає пил і газ й вона починає видувати цей матеріал», — сказала Кіркпатрік. «Тоді вона стає світлим блакитним об’єктом. Ми припускали, що коли цей об’єкт викине свій власний газ, він викине і газ материнської галактики. Але, здається, з цими об’єктами все не так. Вони викинули власний пил, тому ми бачимо їх як блакитні об’єкти, але вони ще не виштовхали весь пил і газ із материнської галактики. Це перехідна фаза, яка, скажімо, триває 10 мільйонів років. В звичайній шкалі часу, це справді короткий етап, тому важко його «зловити». Ми робимо те, що називаємо сліпим оглядом, щоб знайти об’єкти, які ми не шукали. А знайшовши їх, можемо вважати, що це відбувається з кожною галактикою».
За інф. з сайту https://phys.org
