«Погода» в скоплениях галактик может объяснить давнюю загадку

Иллюстрация показывает как струя, образованная сверхмассивной черной дырой, раздувает лепестки очень горячего газа, искаженного «погодой» скопления галактик. Источник: Institute of Astronomy, University of Cambridge

По мнению группы исследователей из Кембриджского университета «погода» в скоплениях галактик может объяснить давнюю загадку. Ученые использовали сложные моделирования, чтобы показать, как мощные струи сверхмассивных черных дыр разрушаются движением горячего газа и галактик, препятствуя охлаждению газа, который в противном случае мог бы образовывать звезды. Команда публикует свои работы в журнале «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества».

Типичные скопления галактик состоят из нескольких тысяч галактик, которые могут сильно отличаться от нашего Млечного Пути и различаться по размеру и форме. Эти системы расположены внутри очень горячего газа, известного как внутрикластерная среда (ICM), и все они живут в невидимом ореоле так называемой «темной материи».

Большое количество галактик имеет сверхмассивные черные дыры в своих центрах, которые в свою очередь зачастую испускают высокоскоростные струи материала, растягивающиеся на тысячи световых лет. Эти струи способны раздувать ICM.

Исследователи, работающие в Институте астрофизики и космологии им. Кавли (США) сделали компьютерное моделирование, которое показало в мельчайших деталях эволюцию скопления галактик, и позволила ученым исследовать, как раздуваемые ими струи взаимодействуют с динамичной внутрикластерной средой.

Они обнаружили, что при имитируемых рентгеновских наблюдениях моделируемого кластера были обнаружены так называемые «рентгеновские полости» и «рентгеновские яркие оправы», генерируемые сверхмассивными струями из черных дыр. Это удивительно напоминает то, что астрономы обнаружили при наблюдении реальных скоплений галактик.

Левое изображение показывает наблюдение скопления галактик MS 0735.6 + 7421, в то время как правое является результатом сложения фотографии Хаббла и компьютерного моделирования. Источник: Hubble and Chandra Image: NASA, ESA, CXC, STScI, and B. McNamara (University of Waterloo); Very Large Array Telescope Image: NRAO, and L. Birzan and team (Ohio University); Simulated Data: M. A. Bourne (University of Cambridge)

Левое изображение показывает наблюдение скопления галактик MS 0735.6 + 7421, в то время как правое является результатом сложения фотографии Хаббла и компьютерного моделирования.

Доктор Мартин Борн из Института астрономии в Кембридже возглавлял команду. Он прокомментировал: «Мы разработали новые вычислительные методы, которые используют новейшие высокопроизводительные вычислительные технологии, чтобы впервые смоделировать процессы с более чем миллионом элементов в полностью реалистичных кластерах».

Симуляция показывает, что когда галактики движутся в скоплении, они создают своего рода «погоду», перемещая, деформируя и разрушая горячие доли газа, обнаруженные в конце струй черной дыры.

Кембриджская команда считает, что этот механизм разрушения «погоды» в кластере может решить постоянную проблему: понять, почему газ ICM не охлаждается и не образует звезды в центре кластера. Эта так называемая проблема «охлаждающего потока» мучает астрофизиков уже более 25 лет.

Серия рентгеновских космических телескопов следующего поколения выйдет на орбиту в течение следующего десятилетия. Эти передовые инструменты должны помочь разрешить спор.