Взрывы сверхновых и струи чудовищной черной дыры рассеивают звездообразующий газ одной галактики, приводя к драматическому превращению спиральной галактической молодежи в пожилую эллиптическую, согласно новому исследованию недавно слитой галактики. Холодный газ, топливо, из которого образуются новые звезды, необходим для молодости и силы галактики. Но взрывы сверхновых могут спровоцировать снижение звездообразования, а затем ударные волны от сверхмассивной черной дыры завершают работу, превращая спиральные галактики в «красные и мертвые» эллиптические.
Астрономы считают, что они обнаружили недавно слитую галактику NGC 3801, где эта потеря газа только началась. Используя результаты ультрафиолетовых наблюдений от NASA Galaxy Evolution Explorer (GALEX) и множества других инструментов, новые результаты заполняют важный пробел в современном понимании эволюции галактики.
«Мы поймали галактику в процессе уничтожения ее газообразного топлива для новых звезд и стремления к тому, чтобы стать галактикой красного и мертвого типа», - сказала Ананда Хота, ведущий автор новой статьи в Ежемесячных уведомлениях Королевской астрономии. Общество. «Мы нашли важную недостающую часть, чтобы соединить и решить загадку этой фазы эволюции галактики».
Давно известно, что богатые газом спиральные галактики, такие как наш Млечный Путь, сталкиваются друг с другом, создавая эллиптические галактики, подобные той, что наблюдалась в исследовании. У этих больших круглых галактик очень мало звездообразования.
Сверхмассивные черные дыры, которые находятся в центрах галактик, могут вспыхнуть, когда они поглощены газом во время галактических слияний. Когда гигантская черная дыра питается, из нее вырываются колоссальные струи вещества, порождающие так называемое активное ядро галактики. Согласно теории, ударные волны от этих струй нагревают и рассеивают резервуары холодного газа в эллиптических галактиках, тем самым препятствуя формированию новых звезд.
NGC 3801 демонстрирует признаки такого процесса. Эта галактика уникальна тем, что ясно видно свидетельство прошедшего слияния, а ударные волны от струй центральной черной дыры начали распространяться совсем недавно. Исследователи использовали Galaxy Evolution Explorer, чтобы определить возраст звезд галактики и расшифровать ее эволюционную историю. Ультрафиолетовые наблюдения показывают, что звездообразование NGC 3801 прекратилось за последние 100-500 миллионов лет, демонстрируя, что галактика действительно начала отставать от своих юных лет. Отсутствие большого количества новых голубых звезд делает NGC 3801 желтоватым и красноватым в видимом свете и, следовательно, среднего возраста.
Что заставляет галактику стареть и делать меньше звезд? Короткоживущие голубые звезды, которые образовались сразу после слияния с другой галактикой, уже взорвались как сверхновые. Данные космического телескопа Хаббла НАСА показали, что эти звездные взрывы вызвали быстрый отток нагретого газа из центральных районов NGC 3801. Этот отток начал изгонять запасы холодного газа и, таким образом, сократить общее производство звезд NGC 3801.
Некоторое звездообразование все еще происходит в NGC 3801, как показано на длинах волн ультрафиолетового излучения, наблюдаемых Galaxy Evolution Explorer, и на длинах волн инфракрасного излучения, обнаруженных космическим телескопом Спитцер НАСА. Но этот последний проблеск молодости скоро будет потушен колоссальными ударными волнами от струй черной дыры, видимыми в рентгеновском свете рентгеновской обсерваторией Чандра НАСА. Эти взрывные волны устремляются наружу из центра галактики со скоростью почти два миллиона миль в час (почти 900 километров в секунду). Волны достигнут внешних частей NGC 3801 примерно через 10 миллионов лет, рассеивая любой оставшийся холодный водородный газ и делая галактику по-настоящему красной и мертвой.
Астрономы считают, что переход, зафиксированный на ранних этапах в случае NGC 3801, - от слияния богатых газом галактик до подъема эллиптической формы, выглядящей старым, - очень быстро происходит в космическом масштабе времени.
«Тушение звездообразования с помощью обратной связи от активного галактического ядра, вероятно, происходит всего за миллиард лет. Это не очень долго по сравнению с возрастом типичной большой галактики в 10 миллиардов лет », - сказала Хота. «Событие взрывной ударной волны, вызванное центральной черной дырой, настолько мощно, что может кардинально изменить будущий ход эволюции всей галактики».
Дополнительные наблюдения для исследования в оптическом свете получены из Sloan Digital Sky Survey и по радио с использованием Very Large Array в Нью-Мексико.
Хота - астроном в Пуне, Индия, проводила исследование в качестве постдокторского научного сотрудника в Институте астрономии и астрофизики Академии Синика в Тайбэе, Тайвань.
