Сверхмассивные черные дыры, масса которых в миллионы и миллиарды раз превышает массу нашего Солнца, находятся в центре большинства, а может быть, и всех крупных галактик. Некоторые из них питают ярко светящиеся, быстро растущие объекты, называемые активными галактическими ядрами, которые собирают и конденсируют огромное количество пыли, газа и звезд.
Поскольку астрономы видели эти объекты в основном в самых старых, самых массивных галактиках, которые светятся красным светом стареющих звезд, многие думали, что активные галактические ядра могут помочь положить конец образованию новых звезд, хотя доказательства всегда был косвенным.
Эта идея теперь опровергнута новым обзором неба, который обнаружил активные галактические ядра во всех видах и размерах галактик, включая молодые, голубые, звездообразующие фабрики.
«Неправильное представление возникло просто из-за предвзятости наблюдений в данных», - сказала Элисон Койл, доцент физики Калифорнийского университета в Сан-Диего и автор нового отчета, который будет опубликован в The Astrophysical. Журнал.
«До этого исследования люди находили активные галактические ядра преимущественно в центрах самых массивных галактик, которые также являются самыми старыми и не дают новых звезд», - сказал Джеймс Эйрд, постдоктор Калифорнийского университета. Центр астрофизики и космических наук Сан-Диего, руководивший исследованием.
Черные дыры, такие как те, что находятся в центрах активных галактических ядер, нельзя наблюдать напрямую, поскольку даже свет не выходит из их гравитационного поля. Но по мере того, как материал движется к горизонту событий, прежде чем он будет втянут в пустоту, он испускает интенсивное излучение в электромагнитном спектре, включая видимый свет. Из них рентгеновские лучи часто являются самыми яркими, поскольку они могут проникать сквозь пыль и газ, которые иногда заслоняют другие длины волн.
«Когда мы принимаем во внимание вариации в силе рентгеновского сигнала, который может быть относительно слабым даже от чрезвычайно быстрорастущих черных дыр, мы обнаруживаем их в целом ряде галактик», - сказал Эйрд
Он искал в небе рентгеновские лучи от активных ядер галактик, используя два орбитальных телескопа, XMM-Newton и рентгеновскую обсерваторию Чандра, и сравнивал эти сигналы с крупномасштабным обзором около 100 000 галактик. которые сопоставили их цвета и расстояния.
Койл возглавил этот опрос под названием PRIMUS вместе с коллегами, которые сейчас работают в Нью-Йоркском университете и в обсерватории Гарвардского колледжа. Используя двойные телескопы Magellan в обсерватории Лас-Кампанас в Чили, они обнаружили слабый свет далеких галактик.
Они измерили как цвет каждой галактики, так и то, насколько сместился спектр этого света по мере того, как галактики отступали в нашей расширяющейся Вселенной - оценка их расстояния от Земли. Поскольку расстояния в пространстве уходят в прошлое, они охватили почти две трети истории Вселенной в определенных сегментах неба.
Галактики можно отличить по цвету их света. Более молодые галактики светятся голубоватым светом молодых звезд. Когда звездообразование прекращается, и звезды сжигают свое топливо, цвет их света смещается в сторону красного.
В выборке из примерно 25 000 галактик из обзора PRIMUS Эйрд обнаружил 264 рентгеновских сигнала, исходящих от галактик всех видов: массивных и меньших, старых эллиптических красных галактик и более молодых голубых спиралей. Они повсюду.
Итак, как подозреваемые в тушении звездообразования, активные галактические ядра были реабилитированы. А поскольку астрономы наблюдали подобные сигналы, уходящие далеко в прошлое, они пришли к выводу, что физические процессы, запускающие и подпитывающие активные галактические ядра, не сильно изменились за последнюю половину существования Вселенной..
Тем не менее, звездообразование во многих галактиках прекратилось, вероятно, когда в них закончился газ, хотя неясно, как это происходит. Весь межзвездный газ может быть израсходован, превращен в звезды, но Coil изучает другую возможность: яростные галактические ветры, которые, как было замечено, уносят газ и пыль из так называемых галактик со вспышками звездообразования.
Источник этих ветров и их влияние на эволюцию галактик - одна из основных областей текущих исследований Coil.
Дополнительные авторы включают Джона Мустакаса и Стивена Смита из Центра астрофизики и космических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего; Майкл Блэнтон, соруководитель исследования PRIMUS, и Гуантун Чжу из Центра космологии и физики элементарных частиц Нью-Йоркского университета; Скотт Берлес из D. E. Шоу и Ко в Купертино, Калифорния; научный сотрудник Хаббарда и научный сотрудник Принстон-Карнеги Ричард Кул с факультета астрофизических наук Принстонского университета; Дэниел Эйзенштейн, один из руководителей исследования PRIMUS из обсерватории Гарвардского колледжа; и Кеннет Вонг из Обсерватории Стюарда Университета Аризоны.
Элисон Койл является научным сотрудником Фонда Альфреда П. Слоуна. Национальный научный фонд и НАСА предоставили финансирование для исследования PRIMUS.