 |
Карликовая галактика Henize 2-10 |
Черные дыры, часто изображаемые как разрушительные монстры, которые держат в плену свет, играют менее злодейскую роль в последних исследованиях космического телескопа Хаббл НАСА. Черная дыра в центре карликовой галактики Henize 2-10 создает звезды, а не поглощает их. Черная дыра, по-видимому, способствует бурному формированию новых звезд в галактике. Карликовая галактика находится в 30 миллионах световых лет от нас, в южном созвездии Пиксид.
Десять лет назад эта маленькая галактика вызвала споры среди астрономов о том , являются ли карликовые галактики домом для черных дыр, пропорциональных сверхмассивным бегемотам, обнаруженным в сердцах более крупных галактик. Это новое открытие содержит маленькую Henize 2-10, содержащую лишь одну десятую от количества звезд, найденных в нашем Млечном Пути, и готово сыграть большую роль в разгадке тайны происхождения сверхмассивных черных дыр.
«Десять лет назад, будучи аспирантом, думая, что я посвятю свою карьеру звездообразованию, я посмотрела на данные Henize 2-10, и все изменилось», — сказала Эми Рейнс, опубликовавшая первое свидетельство существования черной дыры в галактике. в 2011 году и является главным исследователем новых наблюдений Хаббл , опубликованных в выпуске Nature от 19 января 2022 г.
«С самого начала я знала, что в Henize 2-10 происходит что-то необычное и особенное, и теперь Хаббл предоставил очень четкую картину связи между черной дырой и соседней областью звездообразования, расположенной в 230 световых годах от черной дыры.» — сказала Рейнс.
Эта связь — истечение газа, протянувшееся через пространство, как пуповина, к яркой звездной детской. В этом регионе уже был плотный газовый кокон, когда прибыл низкоскоростной поток. Спектроскопия Хаббла показывает, что поток двигался со скоростью около 1 миллиона миль в час, врезаясь в плотный газ, как садовый шланг, ударяясь о кучу грязи, и растекаясь. Новорожденные звездные скопления усеивают путь распространения оттока, их возраст также рассчитан Хабблом.
Это эффект, противоположный тому, что наблюдается в более крупных галактиках, где материал, падающий на черную дыру, уносится окружающими магнитными полями, образуя пылающие струи плазмы, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света. Газовые облака, попавшие на пути джетов, будут сильно нагреты до предела их способности охлаждаться и образовывать звезды. Но с менее массивной черной дырой в Henize 2-10 и ее более мягким истечением газ был сжат ровно настолько, чтобы вызвать новое звездообразование.
«На расстоянии всего 30 миллионов световых лет Henize 2-10 находится достаточно близко, чтобы Хаббл смог очень четко зафиксировать как изображения, так и спектроскопические свидетельства истечения черной дыры. Дополнительным сюрпризом было то, что вместо подавления звездообразования вызвало рождение новых звезд», — сказал Закари Шутте, аспирант Райнеса и ведущий автор нового исследования.
С тех пор, как она впервые обнаружила отчетливое радио- и рентгеновское излучение в Henize 2-10, Рейнес думала, что они, вероятно, исходят от массивной черной дыры, но не такой сверхмассивной, как те, что наблюдаются в более крупных галактиках. Другие астрономы, однако, полагали, что излучение, скорее всего, испускается остатком сверхновой звезды, что было бы обычным явлением в галактике, которая быстро выбрасывает массивные звезды, которые быстро взрываются.
«Удивительное разрешение Хаббла ясно показывает штопорообразную структуру скоростей газа, которую мы можем подогнать к модели прецессирующего или колеблющегося истечения из черной дыры. фактически является неопровержимым доказательством того, что это черная дыра», — сказала Рейнс.
Рейнс ожидает, что в будущем еще больше исследований будет направлено на карликовые галактические черные дыры с целью использовать их в качестве ключа к разгадке того, как сверхмассивные черные дыры появились в ранней Вселенной. Это постоянная загадка для астрономов. Связь между массой галактики и ее черной дырой может дать подсказки. Черная дыра в Henize 2-10 имеет массу около 1 миллиона масс Солнца. В более крупных галактиках черные дыры могут быть более чем в 1 миллиард раз тяжелее нашего Солнца. Чем массивнее родительская галактика, тем массивнее центральная черная дыра.
Современные теории происхождения сверхмассивных черных дыр делятся на три категории: 1) они образовались так же, как и более мелкие черные дыры звездной массы, в результате имплозии звезд и каким-то образом собрали достаточно материала, чтобы стать сверхмассивными, 2) особые условия в начале Вселенная допускала образование сверхмассивных звезд, которые моментально коллапсировали, образуя «семена» массивных черных дыр, или 3) семена будущих сверхмассивных черных дыр рождались в плотных звездных скоплениях, где общей массы скопления было бы достаточно как-то создать их из гравитационного коллапса.
До сих пор ни одна из этих теорий посева черных дыр не занимала лидирующие позиции. Карликовые галактики, такие как Henize 2-10, предлагают многообещающие потенциальные подсказки, потому что они оставались маленькими в течение всего космического времени, а не подвергались росту и слиянию крупных галактик, таких как Млечный Путь. Астрономы считают, что черные дыры карликовых галактик могли служить аналогом черных дыр в ранней Вселенной, когда они только начинали формироваться и расти.
«Эпоха первых черных дыр — это не то, что мы смогли увидеть, поэтому это действительно стало большим вопросом: откуда они взялись? потеряно во времени и пространстве», — сказала Рейнс.
Космический телескоп Хаббл — проект международного сотрудничества НАСА и ЕКА (Европейское космическое агентство). Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, управляет телескопом. Научный институт космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд, проводит научные операции Хаббла. STScI управляется для НАСА Ассоциацией университетов для исследований в области астрономии в Вашингтоне, округ Колумбия.
Десять лет назад эта маленькая галактика вызвала споры среди астрономов о том , являются ли карликовые галактики домом для черных дыр, пропорциональных сверхмассивным бегемотам, обнаруженным в сердцах более крупных галактик. Это новое открытие содержит маленькую Henize 2-10, содержащую лишь одну десятую от количества звезд, найденных в нашем Млечном Пути, и готово сыграть большую роль в разгадке тайны происхождения сверхмассивных черных дыр.
«Десять лет назад, будучи аспирантом, думая, что я посвятю свою карьеру звездообразованию, я посмотрела на данные Henize 2-10, и все изменилось», — сказала Эми Рейнс, опубликовавшая первое свидетельство существования черной дыры в галактике. в 2011 году и является главным исследователем новых наблюдений Хаббл , опубликованных в выпуске Nature от 19 января 2022 г.
«С самого начала я знала, что в Henize 2-10 происходит что-то необычное и особенное, и теперь Хаббл предоставил очень четкую картину связи между черной дырой и соседней областью звездообразования, расположенной в 230 световых годах от черной дыры.» — сказала Рейнс.
Эта связь — истечение газа, протянувшееся через пространство, как пуповина, к яркой звездной детской. В этом регионе уже был плотный газовый кокон, когда прибыл низкоскоростной поток. Спектроскопия Хаббла показывает, что поток двигался со скоростью около 1 миллиона миль в час, врезаясь в плотный газ, как садовый шланг, ударяясь о кучу грязи, и растекаясь. Новорожденные звездные скопления усеивают путь распространения оттока, их возраст также рассчитан Хабблом.
Это эффект, противоположный тому, что наблюдается в более крупных галактиках, где материал, падающий на черную дыру, уносится окружающими магнитными полями, образуя пылающие струи плазмы, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света. Газовые облака, попавшие на пути джетов, будут сильно нагреты до предела их способности охлаждаться и образовывать звезды. Но с менее массивной черной дырой в Henize 2-10 и ее более мягким истечением газ был сжат ровно настолько, чтобы вызвать новое звездообразование.
 |
На изображении центральной области карликовой галактики Henize 2-10 со вспышкой
звездообразования прослеживается истечение или мост горячего газа длиной 230 световых лет, соединяющий массивную черную дыру галактики и область звездообразования. Данные Хаббла о скорости истечения из черной дыры, а также о возрасте молодых звезд указывают на причинно-следственную связь между ними.
Несколько миллионов лет назад поток горячего газа врезался в плотное облако звездного питомника и растекся, как вода из шланга, ударившаяся о насыпь грязи. Теперь скопления молодых звезд выстраиваются перпендикулярно истечению, открывая путь его распространения. |
«На расстоянии всего 30 миллионов световых лет Henize 2-10 находится достаточно близко, чтобы Хаббл смог очень четко зафиксировать как изображения, так и спектроскопические свидетельства истечения черной дыры. Дополнительным сюрпризом было то, что вместо подавления звездообразования вызвало рождение новых звезд», — сказал Закари Шутте, аспирант Райнеса и ведущий автор нового исследования.
С тех пор, как она впервые обнаружила отчетливое радио- и рентгеновское излучение в Henize 2-10, Рейнес думала, что они, вероятно, исходят от массивной черной дыры, но не такой сверхмассивной, как те, что наблюдаются в более крупных галактиках. Другие астрономы, однако, полагали, что излучение, скорее всего, испускается остатком сверхновой звезды, что было бы обычным явлением в галактике, которая быстро выбрасывает массивные звезды, которые быстро взрываются.
«Удивительное разрешение Хаббла ясно показывает штопорообразную структуру скоростей газа, которую мы можем подогнать к модели прецессирующего или колеблющегося истечения из черной дыры. фактически является неопровержимым доказательством того, что это черная дыра», — сказала Рейнс.
Рейнс ожидает, что в будущем еще больше исследований будет направлено на карликовые галактические черные дыры с целью использовать их в качестве ключа к разгадке того, как сверхмассивные черные дыры появились в ранней Вселенной. Это постоянная загадка для астрономов. Связь между массой галактики и ее черной дырой может дать подсказки. Черная дыра в Henize 2-10 имеет массу около 1 миллиона масс Солнца. В более крупных галактиках черные дыры могут быть более чем в 1 миллиард раз тяжелее нашего Солнца. Чем массивнее родительская галактика, тем массивнее центральная черная дыра.
Современные теории происхождения сверхмассивных черных дыр делятся на три категории: 1) они образовались так же, как и более мелкие черные дыры звездной массы, в результате имплозии звезд и каким-то образом собрали достаточно материала, чтобы стать сверхмассивными, 2) особые условия в начале Вселенная допускала образование сверхмассивных звезд, которые моментально коллапсировали, образуя «семена» массивных черных дыр, или 3) семена будущих сверхмассивных черных дыр рождались в плотных звездных скоплениях, где общей массы скопления было бы достаточно как-то создать их из гравитационного коллапса.
До сих пор ни одна из этих теорий посева черных дыр не занимала лидирующие позиции. Карликовые галактики, такие как Henize 2-10, предлагают многообещающие потенциальные подсказки, потому что они оставались маленькими в течение всего космического времени, а не подвергались росту и слиянию крупных галактик, таких как Млечный Путь. Астрономы считают, что черные дыры карликовых галактик могли служить аналогом черных дыр в ранней Вселенной, когда они только начинали формироваться и расти.
«Эпоха первых черных дыр — это не то, что мы смогли увидеть, поэтому это действительно стало большим вопросом: откуда они взялись? потеряно во времени и пространстве», — сказала Рейнс.
Hubble finds a Black Hole Igniting Star Formation in a Dwarf Galaxy
Снимки Хаббла и спектроскопия карликовой галактики Henize 2-10 со вспышками звездообразования ясно показывают истечение газа, простирающееся от черной дыры к области рождения ярких звезд, подобно пуповине, заставляя и без того плотное облако формировать звездные скопления.
Авторы: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА;
Ведущий продюсер: Пол Моррис
Космический телескоп Хаббл — проект международного сотрудничества НАСА и ЕКА (Европейское космическое агентство). Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, управляет телескопом. Научный институт космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд, проводит научные операции Хаббла. STScI управляется для НАСА Ассоциацией университетов для исследований в области астрономии в Вашингтоне, округ Колумбия.
(Copyrighted © Перевод с англ. Louiza Smith)
Источник:
Авторы и права: НАСА, ЕКА, Закари Шутте (XGI), Эми Рейнс (XGI);
Обработка изображений: Алисса Паган (STScI)