23 липня 2022 р.

Як розвиваються галактики? Студентка змогла виявити відсутню ланку

Астрономи знають, що еволюцію галактик зумовлюють два процеси: зростання надмасивних чорних дір у центрі кожної галактики та утворення нових зір. Як ці процеси пов’язані між собою, досі є загадкою, і це одне з питань, яке науковці вивчатимуть із застосуванням космічного телескопа Джеймса Вебба. Робота Мередіт Стоун (Meredith Stone), яка здобула фах астронома в Массачусетському університеті в Емгерсті (UMass Amherst) у травні 2022 року, допоможе в цьому науковцям.

«Ми знаємо, що галактики ростуть, стикаються та змінюються протягом усього життя», — сказала Стоун, яка виконувала дослідження під керівництвом Олександри Поуп (Alexandra Pope), професора астрономії Массачусетського університету в Амхерсті та першого автора нової статті, нещодавно опублікованої в The Astrophysical Journal. «І ми знаємо, що ріст чорної діри та утворення зір відіграють вирішальну роль. Ми вважаємо, що вони пов’язані між собою і регулюють один одного, але досі було дуже важко зрозуміти, як саме».

Вивчати взаємодію між чорними дірами та зорями складно, бо побачити ці взаємодії не можна, адже їх приховують величезні хмари галактичного пилу. «Для галактик, де активно формуються зорі, пил може поглинати понад 90% видимого світла», — зауважила Поуп.

Однак є обхідний шлях: коли пил поглинає видиме світло, він нагрівається. Хоча неозброєне людське око не може побачити тепло, інфрачервоні телескопи можуть. «Ми використали дані космічного телескопа “Спітцер”, — сказала Стоун, — зібрані під час огляду Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS), щоб подивитися на деякі найяскравіші галактики, що лежать відносно близько до Землі, в інфрачервоному світлі». Стоун і її співавтори шукали маркери, які є «відбитками пальців» чорних дір і зір, що перебувають на етапі формування.

Складність полягає в тому, що ці сигнали дуже слабкі. Їх майже неможливо відрізнити від загального шуму інфрачервоного спектру. «Те, що Мередіт зробила, — зазначила Поуп, — вона відкалібрувала вимірювання цих індикаторів, щоб вони стали більш чіткими».

Коли науковці отримали більш чіткі спостережні дані, вони побачили, що ріст чорної діри та утворення зір відбуваються одночасно в галактиках і, схоже, ці процеси справді впливають один на одного. Стоун навіть змогла отримати співвідношення, що описує зв’язок цих двох явищ.

Хоча Стоун і її співавтори кількісно визначили, як чорні діри та зорі пов’язані в галактиці, чому є цей зв’язок, залишається загадкою. Космічний телескоп Джеймса Вебба, який працює в інфрачервоному діапазоні, можна використати для більш ретельного вивчення цього питання.

За інф. з сайту https://phys.org