Supermasywne czarne dziury hamują procesy gwiazdotwórcze

Czarne dziury o masach odpowiadających milionom Słońc hamują powstawanie nowych gwiazd – twierdzą astronomowie. Wykorzystując uczenie maszynowe i trzy najnowocześniejsze symulacje, aby wesprzeć wyniki wielkiego przeglądu nieba, naukowcy rozwiązują trwającą od 20 lat debatę na temat powstawania gwiazd. Joanna Piotrowska, doktorantka na Uniwersytecie w Cambridge, 20 lipca 2021 roku zaprezentowała nową pracę na wirtualnym spotkaniu National Astronomy Meeting (NAM 2021).

Powstawanie gwiazd w galaktykach od dawna stanowi główny punkt badań astronomicznych. Dekady udanych obserwacji i modelowania teoretycznego zaowocowały dobrym zrozumieniem tego, w jaki sposób gaz zapada się tworząc gwiazdy zarówno w naszej Drodze Mlecznej, jak i poza nią. Jednak, dzięki programom obserwacyjnym, 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. Piotrowska i jej zespół przeprowadzili eksperyment, aby dowiedzieć się, jakie procesy mogą być za to odpowiedzialne.

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

Astronomowie zastosowali algorytmy 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 nasze Słońce), całkowita masa gwiazd w galaktyce czy masa halo ciemnej materii wokół galaktyk, najlepiej przewiduje, jak potoczą się losy galaktyk.

Parametry te pozwoliły zespołowi na ustalenie, który proces fizyczny: zastrzyk energii od supermasywnych czarnych dziur czy wstrząsowe podgrzewanie gazu w masywnych halo jest odpowiedzialny za zmuszanie galaktyk do połowicznego spoczynku.

Nowe symulacje przewidują, że masa supermasywnej czarnej dziury jest najważniejszym czynnikiem hamującym powstawanie gwiazd. Co istotne, wyniki symulacji pasują do obserwacji lokalnego Wszechświata, co dodaje wagi odkryciom naukowców.

Piotrowska mówi: To naprawdę ekscytujące móc zobaczyć, jak symulacje przewidują dokładnie to, co widzimy w prawdziwym Wszechświecie. 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:
RAS

Vega

Na ilustracji: Obraz galaktyki Wir (M101) wykonany za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Jasne, niebieskie grudki w ramionach spiralnych to miejsca niedawnego formowania się gwiazd. Źródło: NASA, ESA, K. Kuntz (JHU), F. Bresolin (University of Hawaii), J. Trauger (Jet Propulsion Lab), J. Mould (NOAO), Y.-H. Chu (University of Illinois, Urbana), oraz STScI

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *