Остывающий ветер черных дыр породил сложные молекулы

Астрономы объяснили, откуда в потоках галактического ветра, исходящих от активных черных дыр, берутся молекулы. По мнению ученых, они рождаются, когда отброшенные на далекие расстояния потоки вещества замедляют свое движение и остывают. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

В 2015 году астрономы подтвердили существование потоков высокоэнергетических частиц, которые летят от сверхмассивных черных дыр в центрах галактик. Считается, что эти потоки нагревают и рассеивают газ в молекулярных облаках, служащий «строительным материалом» для новых звезд. Эта гипотеза помогает объяснить, почему в «спящих» галактиках, где наблюдается большое количество вещества, не рождаются новые звезды. Однако несмотря на то, что горячий ветер должен разрушать молекулы газа при столкновении, в 2017 году была обнаружена группа быстро движущихся звезд, которая образовалась внутри мощных выбросов вещества от сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик.

Астрономы Александр Ричингс (Alexander Richings) и Клод-Андре Фоше-Жигер (Claude-André Faucher-Giguère) предложили новую теорию рождения молекул в потоках галактического ветра, которая объясняет, как в нем могут возникать новые звезды. Они разработали компьютерный код и детально смоделировали химические процессы, происходящие в межзвездном газе, который был ускорен излучением, испускаемым во время роста сверхмассивных черных дыр.

Гидрохимическая симуляция взаимодействия изотропного ветра, исходящего от активного галактического ядра, и межзвездной среды показала, что вытолкнутое вещество может впоследствии замедляться и образовывать новые молекулы. Ученые проследили за эволюцией 157 химических соединений, включая ионизированные состояния 11 элементов и 20 молекул, в том числе и H₂, CO, OH и HCO+. Моделирование охватило период в один миллион лет.

Выяснилось, что вытолкнутое «ветром» вещество за миллион лет успевало охладиться до температуры ниже 10⁴ кельвинов. Симуляция показала, что в истекающем веществе могут рождаться молекулы водорода, монооксида углерода и воды. Образуется смесь газов, в которой содержится 24 мольных процента водорода общей массой 2,7×10⁸ масс солнца.

«Нам впервые удалось так детально смоделировать процесс формирования молекул, и, на наш взгляд, это очень убедительно объясняет, почему молекулы встречаются в потоках ветра черных дыр», — комментирует Фоше-Жигер. Астрономы предполагают, что образовавшиеся молекулы должны ярко «светиться» в инфракрасном диапазоне. Их гипотезу можно будет проверить с помощью телескопа "Джеймса Уэбба" весной в 2019 года.

Было показано, что джеты также способны замедлять процессы звездообразования в галактиках. Они нагревают встречающийся на пути газ, из-за чего в плотном газовом облаке возникают турбулентные и термальные потоки вещества.

Кристина Уласович