Історія формування галактик — це, по суті, історія перетворення розрідженого космічного газу на зорі. Один із головних постачальників "палива" для цього процесу — навкологалактичне середовище (circumgalactic medium): холодний газ, що оточує галактику і поступово падає всередину, живлячи народження нових зір. Попередні спостереження показували, що в ранньому Всесвіті такого холодного газу особливо багато саме у найщільніших перетинах космічної павутини — так званих вузлах. Логічно було очікувати, що галактики в таких місцях активно формують зорі.
Галактика, яка порушила очікування
У 2022 році команда астрономів спостерігала один із таких вузлів космічної павутини за допомогою James Webb Space Telescope. Більшість виявлених галактик відповідали очікуванням — вони активно народжували зорі. Але одна галактика різко вирізнялася: компактна, червона, розташована в самому центрі величезного резервуару холодного газу — і при цьому майже без активного зореутворення. Через округлу червону форму на знімку JWST її назвали "Червоною картоплиною".
Постає закономірне питання: чому галактика перестає формувати зорі, якщо навколо неї стільки холодного газу? Дослідники порівняли ситуацію з прибережними пустелями Чилі та Намібії — регіонами, де океан знаходиться зовсім поруч, але опадів практично немає, і клімат надзвичайно сухий. Схожий парадокс спостерігався і в галактиці: гас є, а зорі не народжуються.
Що показав рентгенівський погляд Chandra
Відповідь почала вимальовуватися, коли команда проаналізувала нові дані спостережень NASA's Chandra X-ray Observatory. У газовому резервуарі навколо "Червоної картоплини" виявили протяжний рентгенівський джет — потік речовини та випромінювання, який чітко вказував на активність масивної чорної діри в центрі галактики. Існування цього джета підтвердили і архівні радіоспостереження австралійського радіотелескопа ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder).
Детальний аналіз кінематики газу — тобто того, як він рухається навколо галактики, — дав важливе уточнення. Джет, схоже, не просто проходить крізь газову оболонку, а активно перемішує її, підтримуючи турбулентність. Замість того щоб спокійно осідати всередину галактики й охолоджуватися до стану, придатного для формування зір, газ залишається неспокійним і розсіяним.
Ми знайшли важливу підказку: резервуар холодного газу навколо галактики "Червона картоплина" перетинається протяжним рентгенівським джетом, який явно живиться масивною чорною діроюWeichen Wang, постдок Університету Мілано-Біккока
Чому це важливо для розуміння ранніх галактик
Це відкриття демонструє, наскільки сильним може бути вплив джетів чорних дір на формування галактик у ранньому Всесвіті. Раніше зв'язок між кількістю холодного газу і темпом зореутворення вважали відносно прямим: більше газу — більше зір. Випадок "Червоної картоплини" додає до цієї картини додатковий рівень складності — активність центральної чорної діри здатна фактично "заморозити" процес зореутворення, навіть коли сировини для нього вистачає з надлишком.
James Webb Space Telescope продовжує виявляти дедалі більше галактик раннього Всесвіту з подібним слабким або відсутнім зореутворенням. Чи діє в кожному з цих випадків той самий механізм — джети чорних дір, що перемішують холодний газ, — поки що невідомо. Завдяки високій чутливості до рентгенівського випромінювання Chandra має стати ключовим інструментом для перевірки цієї гіпотези на більшій вибірці подібних галактик у майбутньому.
