Галактиките могат да преживяват поглъщане от черни дупки, поне за малко
Някои черни дупки поглъщат толкова много от материята около себе си, че слагат край на живота на своята галактика домакин. Този процес е толкова интензивен, че създава силно енергичен обект, наречен квазар - един от най-ярките обекти във Вселената - докато въртящата се материя се засмуква от черната дупка. Сега учени са открили галактика, която успява да устои на ненаситното притегляне на черната дупка, като продължава да ражда нови звезди - около 100 с размера на Слънцето годишно.
Откритието, направено чрез наблюдения със Стратосферната обсерватория за инфрачервена астрономия (SOFIA) на НАСА, може да помогне да се обясни как са възникнали масивните галактики, въпреки че Вселената днес е доминирана от галактики, които вече не образуват звезди. Резултатите са публикувани в The Astrophysical Journal.
"Растежът на активните черни дупки не спира моментално раждането на звезди, което противоречи на всички настоящи научни прогнози", каза Алисън Къркпатрик, асистент в Университета на Канзас в Лорънс и съавтор на изследването, в изявление на НАСА. "Това ни кара да преосмислим теориите си за това как се развиват галактиките."
SOFIA, съвместен проект на НАСА и Германския аерокосмически център, DLR, изследва изключително далечна галактика, разположена на повече от 5.25 млрд. светлинни години, наречена CQ4479.
В центъра й е специален вид квазар, който наскоро беше открит от Къркпатрик, наречен "студен квазар". В този вид квазар активната черна дупка все още поглъща материал от приемната си галактика, но не е успяла да използва всичкия студен газ, така че звездите могат да продължат да се формират и галактиката да продължи да живее. Това е първият път, в който учените имат подробен поглед върху студен квазар, като директно измерват растежа на черната дупка, раждаемостта на звездите и колко студен газ остава за "зареждане" на галактиката.
"Бяхме изненадани да видим друга странна галактика, която се противопоставя на съвременните теории", казва Кевин Кук, астроном към Университета на Канзас и водещ автор на статията. "Ако този тандемен растеж продължи, както черната дупка, така и звездите, които я заобикалят, ще утроят масата си, преди галактиката да достигне края на своя живот."
Като едни от най-ярките и отдалечени обекти във Вселената квазарите (квази-звездни радиоизточници) са невероятно трудни за наблюдение, тъй като често засенчват всичко около тях. Те се образуват, когато една особено активна черна дупка консумира огромни количества материал от заобикалящата я галактика, създавайки силни гравитационни сили.
Докато все повече и повече материал се върти все по-бързо към центъра на черната дупка, материята се загрява и започва да свети ярко. Квазарът произвежда толкова много енергия, че често засенчва всичко около себе си и прави невъзможни наблюденията на галактиката домакин.
Съвременните теории прогнозират, че тази енергия загрява или изхвърля студения газ, необходим за създаването на звезди, спирайки раждането на нови звезди и на практика прекъсвайки растежа на галактиката. Но наблюденията на SOFIA разкриват, че има относително кратък период, в който раждането на звезди в галактиката може да продължи, докато поглъщането на материя от черната дупка продължава да захранва мощното излъчване на квазара.
Вместо директно да наблюдава новородените звезди, SOFIA използва своя 9-футов телескоп, за да открие инфрачервената светлина, излъчвана от праха, нагрят от процеса на образуване на звезди. Използвайки данните, събрани от камерата HAWC + на обсерваторията, учените са успели да изчислят количеството на новообразувани звезди през последните 100 млн. години.
"SOFIA ни позволява да видим в този кратък прозорец от време, когато двата процеса съществуват едновременно, каза Кук. Това е единственият телескоп, способен да изследва раждането на звезди в тази галактика, без да бъде заслепен от силно светещия квазар."
Късият прозорец на съвместното нарастване на черната дупка и раждането на нови звезди представлява ранна фаза в смъртта на дадена галактика, в която галактиката все още не се е поддала на опустошителните ефекти на квазара. Бъдещи изследвания със SOFIA трябва да покажат дали много други галактики преминават през подобен етап, а космическият телескоп "Джеймс Уеб", който трябва да стартира през 2021 г., ще може да разкрие как квазарите влияят върху цялостната форма на техните галактики.