«Джеймс Уэбб» отыскал потушившую звездообразование в галактике сверхмассивную черную дыру

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил новую массивную и спокойную галактику, существовавшую 11,7 миллиардов лет назад. Ее свойства вписываются в модель, в которой активное звездообразование в галактике было затушено активностью сверхмассивной черной дыры, способствовавшей оттоку газа из галактики. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

К настоящему времени известна целая популяция массивных спокойных галактик, существовавших в период от двух до четырех миллиардов лет после Большого взрыва. В них не наблюдается или почти не наблюдается запасов холодного газа, звездное население постепенно стареет, а скорость звездообразования низкая. Вопрос о том, какие процессы были способны эффективно и быстро потушить звездообразование в таких системах, остается предметом обсуждений. Это может быть как активность центральной сверхмассивной черной дыры, так и оттоки газа, порождаемые вспышкой звездообразования.

Группа астрономов во главе с Франческо д’Эудженио (Francesco D’Eugenio) из Института космологии имени Кавли Кембриджского университета сообщила о подтвержденном обнаружении новой массивной спокойной галактики, для которой удалось определить механизм тушения звездообразования. Речь идет о галактике GS-10578, которую изначально выбрали как потенциальную галактику типа «голубой самородок» (компактные массивные галактики с обилием голубых молодых звезд). Наблюдения за ней велись при помощи инструментов NIRSpec и NIRCam «Джеймса Уэбба» в рамках обзора CANDELS. Красное смещение галактики составляет z = 3,064.

Однако оказалось, что GS-10578, скорее, принадлежит к классу «красных самородков» , в которых звездообразование затухает. Галактика окружена в пределах восьми килопарсек тремя галактиками-спутниками и еще двумя кандидатами в них. Она обладает правильной эллиптической формой и звездной массой на уровне 1,6 × 10¹¹ масс Солнца. Кинематические свойства галактики не показывают признаков слияния двух галактик и классифицируют ее как быстровращающуюся. В пользу этого говорят и сравнимые значения звездной массы и динамической массы галактики.

По расчетам ученых, примерно половина звездной массы галактики возникла в период между 12,5 и 11,5 миллиарда лет назад (z = 3,7–4,6), а текущая скорость звездообразования составляет менее 19 масс Солнца в год. При этом у галактики наблюдаются признаки наличия активного ядра, содержащего затененную пылевым тором сверхмассивную черную дыру, а также оттоки ионизированного и нейтрального газа с темпами на уровне 0,14–2,9 и 30–100 масс Солнца в год. Скорости движения газа в оттоках достаточны для покидания галактики.

Таким образом, вся система хорошо вписывается в идею, что активность сверхмассивной черной дыры может эффективно потушить звездообразование в галактике путем удаления нейтрального газа. В случае GS-10578 поставщиками газа для набора звездной массы могли быть галактики-спутники. Система представляется интересной целью для новых наблюдений с точки зрения понимания ее дальнейшей эволюции.

Недавно «Джеймс Уэбб» отыскал самую древнюю спокойную галактику и очень изолированную спокойную карликовую галактику.