До сих пор сверхмассивные чёрные дыры (ЧД) подозревались лишь во влиянии на своё непосредственное окружение. Однако международная группа учёных из Германии, Канады и США обнаружила, что рассеянный газ межзвёздного пространства может поглощать гамма-лучи, испускаемые аккреционным диском ЧД, при этом сильно нагреваясь.

Блазары, сильнейшие источники электромагнитной активности в ядрах некоторых галактик, связываются именно со сверхмассивными ЧД. (Фото ESA / NASA / AVO Project / Paolo Padovani.)

Сей неожиданный результат может иметь самые серьёзные последствия для понимания процесса формирования галактик. Результаты исследования опубликованы в Astrophysical Journal и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Каждая галактика, не исключая нашей, имеет в своём центре сверхмассивную ЧД. Когда проваливающееся в неё вещество нагревается, оно испускает мощное гамма-излучение, которое может быть обнаружено земными наблюдателями (блазары). Однако испускаемые аккреционным диском гамма-лучи высоких энергий эффективно поглощаются межзвёздным газом — в отличие, скажем, от радиоволн. При этом образуются электроны и позитроны. Первоначально они двигаются с субсветовыми скоростями, однако затем тормозятся о межзвёздный газ, нагревая его. Согласно новому исследованию, нагрев идёт в 10 раз интенсивнее, чем считалось, для регионов со средней плотностью межзвёздного газа и в 100 раз интенсивнее — в регионах с низкой его плотностью.

«Блазары переписывают тепловую историю Вселенной», — без лишних экивоков постулирует д-р Кристоф Пфоммер из Гейдельбергского института теоретических исследований (Германия), один из ведущих авторов исследования.

И, похоже, это действительно так. Эмпирические наблюдения показывают, что галактики с наиболее активными чёрными дырами в ядрах формируют значительно меньше звёзд, чем те, в которых активность сверхмассивных ЧД в центре не столь высока.

Проведённое исследователями моделирование (потребовавшее расчётов на суперкомпьютере) показало, что картина дополнительного блазарного нагрева межзвёздного газа гораздо лучше согласуется с наблюдаемой интенсивность поглощения им УФ-излучения (более ионизированный газ хуже поглощает УФ-излучение).

Кроме того, нагрев межзвёздного газа блазарами наконец-то может разрешить проблему необычайно малого количества наблюдаемых карликовых галактик, которых, согласно имеющимся моделям, должно быть гораздо больше. Дело в том, что вероятность формирования именно карликовой галактики выше всего в районах с низкой плотностью межзвёздного газа. Однако именно в таких районах нагрев газа гамма-излучением сверхмассивных ЧД будет максимальным — а значит, и вынос разогретого газа за пределы такого региона окажется наибольшим, что резко затруднит концентрацию протозвёздного материала и само звездообразование. Следовательно, карликовых галактик просто не может сформироваться столько, сколько предсказывают существующие космологические модели.

Подготовлено по материалам Phys.Org и arXiv.