Излучение квазара подавило звездообразование в галактике из ранней Вселенной

Астрономы при помощи телескопов VLT и ALMA впервые напрямую пронаблюдали разрушение облаков молекулярного газа в галактике из ранней Вселенной под действием излучения близлежащего квазара. Это ведет к тому, что галактика-компаньон квазара теряет способность активно рождать новые звезды, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Одним из основных направлений исследований в современной галактической астрономии остаются процессы формирования и эволюции квазаров в ранней Вселенной. Они представляют собой ядра галактик, содержащих активно поглощающие вещество сверхмассивные черные дыры. Квазары, как и сливающиеся системы галактик, были весьма распространенным явлением в первые несколько миллиардов лет существования Вселенной, однако до сих пор взаимосвязь между этими системами не очень хорошо изучена, как и влияние активных ядер на свойства других галактик.

Группа астрономов во главе с Паскье Нотердемом (Pasquier Noterdaeme) из Парижского института астрофизики и Сергеем Балашевым (Sergei Balashev) из Физико-технического института имени Иоффе сообщила о первом случае наблюдений прямого влияния излучения квазара на свойства сливающейся с ним галактики. Ученые вели наблюдения за системой J 012555.11−012925.00 при помощи наземной системы радиотелескопов ALMA и инструмента X-shooter, установленного на наземном комплексе телескопов VLT, в миллиметровом и оптическом диапазонах длин волн.

Наблюдавшаяся система состоит из галактики-хозяина квазара и галактики-компаньона и характеризуется красным смещением 2,6618, что означает, что излучение от пары шло до Земли более 11 миллиардов лет. Центроиды галактик разделены проецируемым расстоянием в 16,3 тысячи световых лет, при этом галактика-компаньон находится на переднем плане. Галактики приближаются друг к другу со скоростью около 550 километров в секунду и характеризуются наличием газа в пределах нескольких десятков тысяч световых лет от них, что типично для сливающихся галактик, где приливные силы растягивают вещество галактик. Звездные массы обеих галактик близки к 10¹¹ масс Солнца, а массы молекулярного газа — к 10¹⁰ масс Солнца. Масса центральной черной дыры в квазаре оценивается в 10⁸ масс Солнца, судя по светимости квазара черная дыра аккрециирует вещество близко к пределу Эддингтона.

Наиболее важным результатом наблюдений стал тот факт, что облака пыли и молекулярного газа, расположенные в зонах, подверженных влиянию излучения квазара, демонстрируют большую компактность, повышенную плотность и степень возбуждения газа, чем облака, наблюдаемые в других областях. По расчетам, генерируемый квазаром уровень ультрафиолетового излучения примерно в тысячу раз больше среднего уровня для Млечного Пути. Это вписывается в модель, где основная часть диффузного молекулярного газа в галактике-компаньоне под действием излучения квазара фотодиссоциировала и выжили лишь области с большой плотностью, причем массы последних слишком малы для того, чтобы они были способны сформировать звезды. Области галактики-компаньона за пределами анизотропного поля излучения квазара рождают звезды с высокой скоростью, что подтверждает идею о том, что квазары способны негативно влиять на процессы звездообразования в близких к ним галактиках.

Заглушить звездообразование могут помочь и приливные силы при взаимодействии галактик, а также чересчур активная родительская сверхмассивная черная дыра.