Недавнее исследование показывает, что высокоактивные сверхмассивные черные дыры, ответственные за образование квазаров в центрах галактик, могут значительно изменять химическую эволюцию этих галактик.
Исследование, проведенное Центром астробиологии (CAB) в Испании, было осуществлено в сотрудничестве с Институтом астрофизики Андалусии (IAA), GRANTECAN и Институтом астрономии и астрофизики Академии Синика на Тайване.
Квазары являются одними из самых ярких объектов во Вселенной, в их центре находится сверхмассивная черная дыра с массой от миллионов до миллиардов солнечных масс, окруженная аккреционным диском из газа. Интенсивная гравитация черной дыры создает экстремальные температуры и давления в диске, что приводит к интенсивному излучению и явлениям, таким как релятивистские струи и космические ветры, которые вносят большие объемы энергии в галактику.
Команда составила карту относительных abundances кислорода и азота в газе активной галактики SDSS 1430+1339, открытой добровольцами проекта Galaxy Zoo и расположенной более чем в миллиарде световых лет от Земли. Этот квазар, прозванный 'Teacup' из-за своей формы, напоминающей чашку, характеризуется наличием пузыря горячего и ионизированного газа диаметром более тридцати тысяч световых лет, окружающего его активное ядро.
Этот пузырь связан с массивным потоком энергии и высокоскоростных частиц, вызванным активностью его сверхмассивной черной дыры. Данные показывают, что этот поток, названный 'супервентом', действует как мощный механизм инъекции энергии по всей галактике, влияя на химический состав газа.
Монсеррат Вильяр, исследователь CAB и главный автор, заявила: 'Наше исследование показывает, что этот супервент влияет на химический состав газа по мере его прохождения через галактику, достигая огромных расстояний.' Она отметила, что аналогичное явление в сердце нашей галактики могло бы загрязнить тяжелыми элементами газ в огромном объеме, включая нашу солнечную систему.
Наблюдаемые изменения в относительных abundances кислорода и азота в галактике Teacup могут соответствовать различным сценариям, все из которых подразумевают, что активность сверхмассивной черной дыры является окончательным механизмом химического обогащения газа, даже на больших расстояниях.
Соавтор Сара Каццоли из IAA подчеркнула важность понимания того, как сверхмассивные черные дыры регулируют эволюцию галактик, заявив, что исследование предоставляет прямые доказательства их влияния на химическую эволюцию.
Команда использовала данные интегральной полевой спектроскопии с инструмента MUSE на Очень большом телескопе (VLT) в Чили, что позволило провести детальное исследование слабого ионизированного газа, окружающего активные галактики, такие как Teacup.
Анализ относительных abundances и распределения тяжелых элементов в газе галактик имеет решающее значение для восстановления истории их химической эволюции, что является ключевым аспектом в образовании звезд и планет.
Вильяр заключила: 'Это исследование только начало, так как его можно распространить на многие другие галактики. У нас есть теоретические инструменты и необходимые данные, чтобы исследовать, произошли ли аналогичные явления в разные эпохи космической истории.'