Ինչպե՞ս են սև խոռոչների շիթերը որոշում ամբողջ գալակտիկաների ճակատագիրը

Աստղագետները հայտնաբերել են այնպիսի նշաններ, որ գերզանգվածային սև խոռոչներն ընդունակ են ազդել գազի վրա՝ գալակտիկաների տեսանելի մասից շատ հեռու: Շիկացած պլազմայի նեղ շիթերը՝ ջեթերը, տարածվում են հարյուր հազարավոր լուսային տարիներ և իրենց ճանապարհի երկայնքով թողնում ιονացված ջրածնի լուսարձակող հետք, պատմում է Sciencedaily-ն:

Սա կարող է բացատրել գալակտիկաների էվոլյուցիայի առեղծվածներից մեկը. թե ինչու, չնայած իրենց շուրջը գտնվող գազի հսկայական պաշարներին, շատ գալակտիկաներ ժամանակի ընթացքում դադարում են ակտիվորեն աստղեր ձևավորել: Արիզոնայի նահանգային համալսարանի և Ռամանի հիմնարար հետազոտությունների ինստիտուտի գիտնականների հետազոտությունը հրապարակվել է Astrophysical Journal Letters-ում:

Գալակտիկաների շուրջ կա նոր աստղերի համար նյութի հսկայական պաշար

Յուրաքանչյուր աստղ սկսվում է սառը խիտ գազից: Խոշոր գալակտիկաները, ներառյալ՝ Ծիր Կաթինը, շրջապատված են նման նյութի հսկայական ջրամբարով՝ շրջգալակտիկական միջավայրով կամ CGM-ով:

Այն տարածվում է գալակտիկայի տեսանելի մասից մոտ 10-20 անգամ ավելի հեռու: Ժամանակի ընթացքում գազը կարող է սառչել, տեղաշարժվել ներս, հավաքվել խիտ ամպերի մեջ և դառնալ նոր աստղերի ծննդյան նյութ:

Առաջանում է բնական հարց. եթե գալակտիկաների շուրջ այդքան պոտենցիալ աստղային վառելիք կա, ինչո՞ւ աստղերն ավելի ակտիվորեն չեն առաջանում:

Աստղագետները վաղուց ենթադրում են, որ ինչ-որ մեխանիզմ թույլ չի տալիս գազի զգալի մասին բավականաչափ սառչել և հետ ընկնել գալակտիկա: Նոր աշխատանքը մատնանշում է հնարավոր մեխանիզմներից մեկը՝ գերզանգվածային սև խոռոչների ակտիվությունը:

Փոքր սև խոռոչն ազդում է իրենից հազարավոր անգամ մեծ տարածության վրա

Երբ գերզանգվածային սև խոռոչն ակտիվորեն կլանում է շրջակա նյութը, այն կարող է հսկայական քանակությամբ էներգիա անջատել: Այդ էներգիայի մի մասն ուղղվում է տարածություն՝ շիկացած պլազմայի նեղ շիթերի տեսքով:

Ընդ որում, հենց սև խոռոչը չնչին փոքր է գալակտիկայի համեմատ: Գերզանգվածային սև խոռոչը կարող է համեմատելի լինել Արեգակնային համակարգի մասշտաբի հետ, մինչդեռ նրա գալակտիկան պարունակում է շուրջ 100 մլրդ աստղ:

«Զարմանալի հարցը կայանում է նրանում, թե ինչպես կարող է ինչ-որ այնքան փոքր բան էներգետիկորեն ազդել ինչ-որ այնքան հսկայական բանի վրա», — ասում է հետազոտության համահեղինակ Նամրատա Ռոյը:

Նոր դիտարկումները պատկերացում են տալիս այն մասին, թե դա ինչպես է տեղի ունենում:

Աստղագետները լուսարձակում էին փնտրում ջեթերի երկայնքով

Հետազոտողներն ուսումնասիրել են գալակտիկաներ՝ ակտիվ սև խոռոչներով, որոնք հզոր ջեթեր են արտանետում: Տաք, արագ շարժվող պլազմայի այս հոսքերը կարող են դուրս գալ գալակտիկայի տեսանելի մասի սահմաններից շատ հեռու և թափանցել CGM:

Գիտնականները նշաններ էին փնտրում այն բանի, որ ջեթերը փոխում են շրջակա գազի վիճակը: Դրա համար նրանք դիտարկում էին ιονացված ջրածնի ճառագայթումը, մասնավորապես H-alpha գիծը:

Առանձին գալակտիկայի համար նման ազդանշանը չափազանց թույլ է, ուստի հետազոտողները միավորել են հարյուրավոր գալակտիկաների տվյալներ՝ ակտիվ ջեթերով: Նրանք օգտագործել են Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) օպտիկական դիտարկումները և LoTSS (LOFAR Two-meter Sky Survey) ծراجրից ջեթերի ռադիոճառագայթման տվյալները:

Արդյունքն անսպասելի դուրս եկավ հենց իր ուղղորդվածությամբ: Եթե գազը գալակտիկաների շուրջ միջինացնենք բոլոր ուղղություններով, H-alpha ազդանշանը թույլ է մնում: Բայց այն առանցքների երկայնքով, որոնցով տարածվում են ռադիոջեթերը, լուսարձակումը զգալիորեն ուժեղանում է:

Ստացվում է, որ ջեթը պարզապես հավասարաչափ չի լուսավորում շրջակա տարածությունը: Այն գործում է ավելի շուտ որպես ուղղորդված ճառագայթ, որը ιονացնում է գազն անմիջապես իր ճանապարհին:

Սև խոռոչի ազդեցությունը հասնում է շրջգալակտիկական միջավայրի եզրին

Հետազոտողները հայտնաբերել են ιονացված ջրածնի հատկապես պայծառ լուսարձակում երկու շրջաններում:

Առաջինը գտնվում էգալակտիկային համեմատաբար մոտ՝ այնտեղ, որտեղ ջեթն առաջին անգամ բախվում է շրջգալակտիկական միջավայրին: Երկրորդը գտնվում է շատ ավելի հեռվում՝ CGM-ի արտաքին եզրի մոտ: Հենց այնտեղ է, որ ջեթը, ըստ տվյալների, կարող է իր էներգիայի զգալի մասը տալ շրջակա գազին:

Այսպիսով, գալակտիկայի կենտրոնում գտնվող սև խոռոչն ընդունակ է էներգիա փոխանցել հարյուր հազարավոր լուսային տարիներ հեռավորությունների վրա:

«Ինձ ամենաշատը զարմացնում է այս կապի մասշտաբը, — ասում է Ռոյը: — Սև խոռոչն անհավանգանորեն փոքր է գալակտիկայի համեմատ, բայց նրա ազդեցությունը կարող է հասնել հարյուր հազարավոր լուսային տարիների՝ խորը նրա արտաքին շրջաններ»:

Ընդ որում, հետազոտողները գտել են իրենց մեկնաբանության կարևոր հաստատումը: Նրանք ուսումնասիրել են մագնեզիումը՝ որպես ավելի սառը գազի ցուցիչ: Ի տարբերություն H-alpha-ի, դրա բաշխումը շատ ավելի հավասարաչափ դուրս եկավ և կապված չէր ջեթի ուղղության հետ:

Սա խոսում է այն մասին, որ սառը գազն արդեն առկա է գալակտիկայի շուրջ՝ որպես հարաբերականորեն հավասարաչափ ջրամբար: Իսկ ջեթն անցնելով նրա միջով՝ տեղայնորեն տաքացնում և ιονացնում է նյութը՝ ստիպելով նրան լուսարձակել H-alpha-ում:

Ջեթերը կարող են գալակտիկաները զրկել նոր աստղերի վառելիքից

Հենց այստեղ դիտարկվող էֆեկտը կարող է կապված լինել գալակտիկայի երկարաժամկետ ճակատագրի հետ:

Եթե ջեթերը տաքացնում, խառնում և խռովում են CGM-ի գազը, նրան ավելի դժվար է դառնում սառչել և հետ ընկնել գալակտիկա: Իսկ առանց սառը գազի մշտական հոսքի՝ գալակտիկան ունենում է ավելի քիչ նյութ նոր աստղերի ձևավորման համար:

Այսպիսով, ակտիվ սև խոռոչը պոտենցիալ կարող է աշխատել որպես աստղային ձևավորման յուրահատուկ արգելակ: Մեծ ժամանակային մասշտաբներում նրա ակտիվությունն ընդունակ է նպաստել գալակտիկայի անցմանը հանգիստ վիճակի, որի դեպքում նոր աստղերն ավելի դանդաղ են ծնվում:

Սև խոռոչն այս դեպքում ազդում է ոչ միայն մոտակա շրջապատի վրա, որից ինքն է նյութ ստանում: Նրա էներգետիկ ազդեցությունտարածվում է ամբողջ գալակտիկայի շուրջ գտնվող հսկայական տարածքի վրա:

Վճռորոշ դուրս եկավ ուղղությունը

Նախորդ հետազոտություններն արդեն փորձել էին գտնել նմանատիպ ազդանշաններ, բայց ոչ միշտ էին հայտնաբերել դրանք: Նոր աշխատանքը ենթադրում է, որ պատճառը կարող էր լինել որոնման մեթոդիկայի մեջ:

Եթե կարծենք, որ շրջգալակտիկական գազը բաշխված է և նույն կերպ է իրեն պահում բոլոր ուղղություններով, ջեթերի էֆեկտը հեշտ է կորցնել թույլ ընդհանուր ազդանշանի մեջ: Հետազոտողները դրա փոխարեն համեմատել են գազը ջեթերի ուղղության երկայնքով CGM-ի մնացած մասի հետ:

Հենց դիտարկումների նման կողմնորոշումը թույլ տվեց տեսնել բնորոշ հետքը. ջրածինն ավելի պայծառ է դառնում հենց այնտեղ, որտեղով անցնում են սև խոռոչի պլազմայի հոսքերը:

Աշխատանքը նաև ցույց է տալիս, թե որքան օգտակար կարող է լինել տարբեր տիպի տվյալների միավորումը: DESI-ի օպտիկական դիտարկումները և LoTSS-ի ռադիոչափումները թույլ տվեցին կապել գազի լուսարձակումը ջեթերի ուղղության հետ և տեսնել էֆեկտը, որը գործնականում անհնար է հայտնաբերել մեկ գալակտիկայով:

Այժմ այս արդյունքն աստղագետներին նոր միջոց է տալիս ուսումնասիրելու գերզանգվածային սև խոռոչների փոխազդեցությունն իրենց գալակտիկաների հետ և ստուգելու մոդելները, որոնք բացատրում են, թե ինչու են որոշ գալակտիկաներ շարունակում աստղեր ձևավորել, իսկ մյուսները աստիճանաբար մարում: