Активные чёрные дыры могут влиять на рождение звёзд

Активно питающиеся сверхмассивные чёрные дыры, возможно, не только препятствуют появлению новых звёзд в галактиках. В исследовании девяти близких сейфертовских галактик астрономы обнаружили повторяющуюся пространственную картину: кольца или дуги звездообразования, освещённые активным ядром конусы ионизированного газа и быстрые ударные волны у центра. Это указывает на тесную связь между активностью чёрной дыры и рождением звёзд. 12

Что увидели в девяти галактиках

Во всех объектах выборки выявлены кольца либо дуги звездообразования на проекционных расстояниях примерно 0,8–6 килопарсек от галактических центров. Также наблюдались протяжённые, до килопарсековых масштабов, конусообразные — часто двухконусные — области газа, ионизированного активным галактическим ядром (AGN), и центральные зоны, где преобладают быстрые ударные волны. Области с «чистой» ударной ионизацией окружали центральные удары и местами появлялись внутри звездообразующих колец. 2

Активное галактическое ядро — это яркая центральная область, энергия которой выделяется при падении вещества к сверхмассивной чёрной дыре. Излучение, ветер или джеты ядра передают энергию окружающему газу. Новые карты показывают, что этот процесс не отделён в пространстве от звездообразования: оба явления происходят среди одних и тех же газовых структур. 12

Как удалось разделить вклад звёзд, ядра и ударов

Основная трудность состоит в том, что молодые звёзды, излучение активного ядра и ударные волны дают частично сходные оптические эмиссионные линии. Чтобы различить эти источники, исследователи использовали пространственно-разрешённые наблюдения на спектрографе MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), установленном на Очень Большом телескопе Европейской южной обсерватории (ESO), и применили теоретическую трёхмерную диагностическую схему. Она позволяет разделять три механизма возбуждения газа. 14

Такой подход дал возможность построить карты областей, где преобладает каждый из процессов, вместо того чтобы рассматривать центральное излучение галактики как единый смешанный сигнал. Глубокие рентгеновские наблюдения обсерватории Chandra независимо подтвердили интерпретацию центральных структур, связанных с активными ядрами. 12

Почему важна ориентация ударных волн

Центральные области быстрых ударных волн нередко вытягивались перпендикулярно ионизационным биконусам AGN. Повторяемость такой геометрии важна: она согласуется с физическим взаимодействием энергии, выбрасываемой активным ядром, с межзвёздной средой, а не со случайным наложением несвязанных структур вдоль луча зрения. 2

Авторы считают, что картина в целом согласуется со взаимодействием джетов и межзвёздной среды; в системах со слабыми джетами заметную роль могут играть и взаимодействия газа с ветром активного ядра. В обоих случаях ударные волны способны возмущать и сжимать газ, меняя условия, в которых формируются звёзды. 1

Не «включатель» и не «выключатель» звездообразования

Упрощённая картина обратной связи AGN предполагает, что активная чёрная дыра подавляет звездообразование: нагревает газ или выталкивает его из галактики. Новая работа не отменяет этот механизм и не утверждает, что активные ядра всегда запускают формирование звёзд. Авторы подчёркивают, что наблюдаемые кольца могут возникать и из-за накопления газа на резонансах, создаваемых галактической перемычкой. 1

Скорее результаты указывают на более зависимую от условий картину. Газ может подпитывать чёрную дыру; активное ядро затем освещает окружающую среду и создаёт оттоки либо ударные волны; эти процессы перераспределяют, сжимают или разрушают газ. В зависимости от локальных условий это может подавлять звездообразование, сосуществовать с ним или потенциально создавать для него благоприятные условия. 12

Главный вывод касается и метода: чтобы понять, тормозит ли активное ядро рождение звёзд или способствует ему, необходимо отделять ударное возбуждение газа от ионизации молодыми звёздами и излучением AGN. Без такого разделения роль обратной связи чёрной дыры можно истолковать неверно. 14