Астрофизики из Университета Аризоны представили доказательства того, что сверхмассивные черные дыры способны влиять на эволюцию объектов, находящихся на расстоянии миллионов световых лет от них. Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале The Astrophysical Journal Letters, мощное излучение активного галактического ядра замедляет процесс рождения звезд в соседних галактиках. Это открытие меняет традиционное представление о галактиках как об изолированных системах, развивающихся независимо друг от друга.
Ученые описывают наблюдаемую структуру как «галактическую экосистему», где объекты тесно связаны между собой. В этой модели сверхмассивные черные дыры выступают в роли доминирующих факторов, определяющих условия существования материи в межгалактическом пространстве. Исследование показало, что активность черной дыры в одной системе напрямую влияет на то, как растут и развиваются звезды в радиусе нескольких миллионов световых лет.
В центре большинства крупных галактик находятся сверхмассивные черные дыры, масса которых в миллионы и миллиарды раз превышает солнечную. В периоды активного поглощения материи вокруг них формируется вращающийся диск из газа и пыли, высвобождающий колоссальное количество энергии. Такие объекты, называемые квазарами, светятся настолько интенсивно, что их яркость превосходит суммарный свет всех звезд в их родной галактике.
Первые данные, полученные с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», озадачили астрономов: области вокруг ярчайших квазаров ранней Вселенной содержали значительно меньше галактик, чем предсказывали теоретические модели. Исследователи предположили, что соседние галактики на самом деле существуют, но остаются незаметными из-за подавления процессов звездообразования. Мощные потоки энергии от квазара делают невозможным формирование новых светил, что затрудняет обнаружение таких систем.
Для проверки этой гипотезы команда под руководством Йонгда Чжу изучила квазар J0100+2802, масса черной дыры в котором составляет около 12 миллиардов масс Солнца. Свет от этого объекта шел до Земли более 13 миллиардов лет, что позволяет увидеть состояние Вселенной, когда ее возраст составлял менее миллиарда лет. С помощью инструментов телескопа ученые измерили излучение ионизированного кислорода, который служит индикатором недавнего формирования звезд. Выяснилось, что в галактиках, расположенных в пределах миллиона световых лет от квазара, этот сигнал крайне слаб.
Механизм подавления связан с состоянием межзвездного газа. Звезды формируются из облаков холодного молекулярного водорода. Однако интенсивное ультрафиолетовое излучение и тепло, исходящие от активного ядра соседней галактики, разрушают молекулы водорода. Лишившись строительного материала, газ перестает сжиматься под действием гравитации, и процесс рождения новых звезд прекращается. Ранее считалось, что этот эффект ограничен пределами одной галактики, но новые данные подтверждают его межгалактический масштаб.
Использование телескопа «Джеймс Уэбб» стало ключевым фактором успеха исследования. Из-за расширения Вселенной свет от древних объектов сместился в инфракрасный диапазон, который недоступен для четкого наблюдения большинству наземных и орбитальных обсерваторий прошлого поколения. Высокая чувствительность новой техники позволила детально рассмотреть взаимодействие объектов на заре формирования космоса.
Результаты работы помогают лучше понять историю развития и нашей галактики. Хотя сегодня Млечный Путь не обладает активным ядром, в прошлом он мог проходить через фазу квазара, влияя на окружение и собственную структуру. В дальнейшем исследователи намерены изучить другие древние квазары, чтобы определить, является ли подавление звездообразования в соседних галактиках универсальным правилом эволюции Вселенной.