Supermasywne czarne dziury hamują narodziny gwiazd

Czarne dziury o masach milionów Słońc hamują narodziny nowych gwiazd – twierdzą astronomowie. Wykorzystując uczenie maszynowe i trzy najnowsze symulacje, które wsparły wyniki dużego przeglądu nieba, naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge rozstrzygnęli trwającą od 20 lat debatę na temat powstawania gwiazd.

Powstawanie gwiazd w galaktykach od dawna stanowi główny punkt badań astronomicznych. Dziesiątki lat udanych obserwacji i modelowania teoretycznego zaowocowały dobrym zrozumieniem tego, w jaki sposób gaz zapada się, tworząc nowe gwiazdy zarówno w naszej Drodze Mlecznej, jak i poza nią. Jednak dzięki programom obserwacyjnym obejmującym całą przestrzeń kosmiczną, takim jak Sloan Digital Sky Survey (SDSS), astronomowie zdali sobie sprawę, że nie wszystkie galaktyki w lokalnym Wszechświecie są aktywne gwiazdotwórczo – istnieje liczna populacja obiektów „spokojnych”, które tworzą gwiazdy ze znacznie mniejszą prędkością.

Pytanie, co powstrzymuje powstawanie gwiazd w galaktykach, pozostaje największą niewiadomą w naszym rozumieniu ewolucji galaktyk, nad którą debatowano przez ostatnie 20 lat. Joanna Piotrowska wraz z zespołem Kavli Institute for Cosmology przeprowadziła eksperyment, aby dowiedzieć się, co może za to odpowiadać.

Wykorzystując trzy najnowocześniejsze symulacje kosmologiczne – EAGLE, Illustris i IllustrisTNG – astronomowie zbadali, czego mogliby się spodziewać w rzeczywistym Wszechświecie obserwowanym przez SDSS, gdyby różne procesy fizyczne powstrzymywały powstawanie gwiazd w masywnych galaktykach.

Astronomowie zastosowali algorytm uczenia maszynowego do klasyfikacji galaktyk na gwiazdotwórcze i spokojne, pytając, który z trzech parametrów: masa supermasywnych czarnych dziur znajdujących się w centrach galaktyk (te monstrualne obiekty mają zwykle miliony, a nawet miliardy razy większą masę niż naszej Słońce), całkowita masa gwiazd w galaktyce lub masa halo ciemnej materii wokół galaktyk, najlepiej przewiduje, jak potoczą się losy galaktyk.

Parametry te umożliwiły zespołowi ustalenie, jaki proces fizyczny – zastrzyk energii przez supermasywne czarne dziury, wybuchy supernowych czy szokowe podgrzewanie gazu w masywnych halo – jest odpowiedzialny za zmuszanie galaktyk do przejścia w stan pół-emerytury.

Nowe symulacje przewidują, że masa supermasywnej czarnej dziury jest najważniejszym czynnikiem hamującym powstawanie gwiazd. Co bardzo istotne, wyniki symulacji pokrywają się z obserwacjami lokalnego Wszechświata, co dodaje wagi odkryciom naukowców. Wyniki symulacji zostały opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

To naprawdę ekscytujące, że symulacje przewidują dokładnie to, co widzimy w rzeczywistym Wszechświecie – powiedziała Piotrowska. Supermasywne czarne dziury – obiekty o masach odpowiadających milionom, a nawet miliardom Słońc – naprawdę wywierają ogromny wpływ na swoje otoczenie. Te monstrualne obiekty zmuszają galaktyki będące ich gospodarzami do swoistej pół-emerytury od tworzenia gwiazd.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
Uniwersytet w Cambridge

Vega

Na ilustracji: Galaktyka Wiatraczek (M 101). Źródło: Cambridge University.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.