Используя машинное обучение и три современных симулятора исследователи разрешили 20-летний спор о формировании звезд. Сегодня Джоанна Пиотровска, кандидат наук в Кембриджском университете представила новую работу на виртуальном Национальном астрономическом собрании (NAM 2021). В ней она рассказала, по какой причине в нашей Вселенной перестают появляться новые звезды.
Звездообразование в галактиках долгое время являлось одним из главных предметов астрономических исследований. Десятилетия успешных наблюдений и теоретического моделирования привели к хорошему пониманию того, как газ коллапсирует, приводя к формированию новых звезд как внутри, так и за пределами Млечного Пути. Однако благодаря программам наблюдения за небом, таким как Sloan Digital Sky Survey (SDSS), астрономы поняли, что не все галактики в локальной Вселенной активно образуют звезды – есть множество "неподвижных" объектов, которые формируют светила в значительно более низком темпе.
Как проходили исследования
Вопрос о том, что тормозит звездообразование – один из самых важных для общего понимания эволюции Вселенной, поэтому Пиотровска и ее команда поставили эксперимент, который помог выяснить, что может служить причиной такого явления.
Используя три современных проекта космического моделирования - EAGLE, Illustris и IllustrisTNG, астрономы узнали, что можно увидеть в реальной Вселенной. Они применили алгоритм машинного обучения чтобы классифицировать галактики на звездообразующие и неподвижные, задав следующий вопрос. Какой из трех параметров лучше всего предсказывает, как будут выглядеть галактики:
· масса сверхмассивных черных дыр, обнаруженных в центре галактик (эти объекты-монстры обычно в миллионы или даже миллиарды раз превышают массу нашего Солнца);
· общая масса звезд в галактике;
· масса гало темной материи вокруг галактик.
Такой подход позволил команде определить, какой физический процесс отвечает за то, что галактики практически уходят на пенсию: выбросы энергии сверхмассивными черными дырами, взрывы сверхновых или ударный нагрев газа в массивных гало.
Моделирование показало, что именно масса черной дыры является наиболее важным фактором, тормозящим звездообразование. Как отметила Питровска, сверхмассивные черные дыры действительно оказывают огромное влияние на свое окружение, заставляя галактики практически полностью останавливать процессы звездообразования.