Интересное
Nov. 13th, 2017 11:33 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
atandakil_gunzeПоследние исследования скопления галактик SPT-CLJ2344-4243, удаленного на 5,7 миллиарда лет, показывают уникальный темп звездообразования в центральной гигантской галактике кластера - оценочно, он составляет около 740 звезд в год (почти на три порядка выше, чем в нашей Галактике, или более двух новых звезд в сутки).
Это - неожиданный и странный результат.
Сам по себе темп такой темп звездообразования не является уникальным - в ранней Вселенной юные галактики росли и более внушительными темпами, вспомним, например, EQ J100054+023435, она же Baby Boom Galaxy (https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/17736.html) с темпом звездообразования десяток звезд в сутки), да и вообще, известно много галактик классов ULIRG, HLIRG и ELIRG (https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/17412.html), имеющие колоссальную инфракрасную светимость за счет огромных темпов рождения звезд - но это иной случай. Рост молодых галактик в ранней Вселенной был периферийным - в те времена во Вселенной было огромное количество неиспользованного газа, который притягивался галактиками и бурно коллапсировал в протозвездные облака, а потом и в звезды. А в более поздние времена особенно интенсивное звездообразование случается у взаимодейcтвующих галактик, как правило, относительно небольших и не полностью сформированных.
В случае же кластера SPT-CLJ2344-4243, получившего название Феникс, мы видим совсем иную картину - центральная галактика кластера является сформированной, обладает устойчивой структурой и, казалось бы, причин для столь быстрого звездообразования у нее нет, тем более, что в составе таких галактик просто не должно находиться достаточно газа для столь интенсивного образования новых звезд - основная масса свободного газа должна была быть исчерпана на ранних этапах ее формирования. Ситуацию осложняет тот факт, что галактика имеет активное ядро - сверхмассивную черную дыру , выбрасывающую джеты - а ведь и теория, и наблюдения однозначно показывают, что активность ядра галактики должна подавлять звездообразование (причин тому две - с одной стороны, активность ядра галактики приводит к "выдуванию" газа из нее, особенно, из ее центральных областей, а с другой стороны, оставшийся газ нагревается, что существенно препятствует его коллапсу в протозвездные облака). Кстати, сама центральная галактика интенсивно излучает в рентгеновском диапазоне, как и кластер в целом, что показывает, что газ в скоплении нагрет до весьма высоких температур.
И тем не менее, факт налицо. Гигантская центральная галактика весьма массивного скопления, обладающая активным ядром, демонстрирует необычайно активное звездообразование, темп которого совершенно уникален для таких структур. Понятно, кстати, что такой темп может быть характерен для этой галактики лишь в течение относительно непродолжительного времени - на его поддержание в течение миллиардов лет просто не хватит материала, и именно поэтому скопление получило название Феникс - за то, что столь интенсивное формирование в ней новых звезд наверняка возродилось после долгой паузы - как возрождается феникс из пепла.
Таким образом, мы видим факт, противоречащий всем существующим представлениям о динамике развития массивных галактик и о роли активности галактических ядер в звездообразовании.
В поисках ответа на вопрос о причинах происходящего, исследователи обратили взор в совсем ином направлении, на одно из крупнейших известных скоплений галактик - кластер Персея, центральная часть которого удалена от нас почти на двести пятьдесят миллионов световых лет. Кластер интересен тем, что является весьма ярким источником рентгеновского излучения за счет того, что практически весь его объем, содержащий несколько тысяч галактик, погружен в облако горячего межгалактического газа.
Про межгалактический газ я уже рассказывал, упоминая, что он является достаточно горячим, хотя и весьма неплотным - так вот в кластере Персея межгалактический газ имеет заметно большую плотность, чем, например, в нашем скоплении галактик, за счет того что его накачали в межгалактическое пространство выбросы активных ядер многочисленных галактик.
А еще температура межгалактического газа в кластере Персея достаточно высока, и может превосходить десять миллионов градусов. Причин столь высокой температуры газа может быть несколько, но все имеющиеся варианты неочевидны хотя бы, потому, что нагрет газ достаточно равномерно, а излучение галактических ядер, если бы оно ранее было более мощным, нагревало бы газ неравномерно - при этом механизм выравнивания температуры газа по скоплению совершенно неясен.
И вот относительно недавно обнаружилось интересное явление, вносящее вклад как в нагрев газа в скоплении, так и в выравнивание его температуры по объему. Центральная галактика системы - линзовидная сейфертовская галактика NGC 1275 с активным ядром - содержит сверхмассивную черную дыру массой в две с половиной миллиарда солнечных масс. Эта черная дыра формирует массивные джеты (кстати, по оценкам, их масса превышает сто миллионов солнечных масс), выбрасываемые в межгалактическое пространство. Удивительно, но интенсивность джетов, судя по всему, в течение миллиардов лет остается постоянной - и в результате струи заряженного газа, движущиеся со скоростью, близкой к световой, двигаясь в среде межгалактическго газа, генерируют в нем акустические колебания (волны плотности), формирующие заметную "рябь" в ренгеновском диапазоне.
Основываясь на измеренном расстоянии между максимумами плотности газа и расчетной скорости распространения звуковой волны в газе с такими параметрами, удалось вычислить частоту колебаний, а следовательно, и высоту звукового тона. Он практически ровно на пятьдесят семь октав ниже си-бемоль большой октавы. Можно считать, что это - самый низкий звук, известный в природе.
Эти непрерывно распространяющиеся в межгалактическом газе скопления Персея звуковые колебания и являются одной из основных причин нагрева газа.
(Кстати, это еще раз напоминает, что представления о космическом пространстве как о вакууме являются в корне неверными).
И в свете всего сказанного появляется весьма правдоподобная версия происходящего в кластере Феникс. Согласно ей, парадоксально интенсивное звездообразование провоцируется ударными волнами (или, если угодно, акустическими колебаниями) в горячем газе, которые формируются ядром галактики и его джетами. При этом сами акустические колебания недостаточно интенсивны, чтобы предотвратить охлаждение газа - и это способствует формированию звезд.
Это - неожиданный и странный результат.
Сам по себе темп такой темп звездообразования не является уникальным - в ранней Вселенной юные галактики росли и более внушительными темпами, вспомним, например, EQ J100054+023435, она же Baby Boom Galaxy (https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/17736.html) с темпом звездообразования десяток звезд в сутки), да и вообще, известно много галактик классов ULIRG, HLIRG и ELIRG (https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/17412.html), имеющие колоссальную инфракрасную светимость за счет огромных темпов рождения звезд - но это иной случай. Рост молодых галактик в ранней Вселенной был периферийным - в те времена во Вселенной было огромное количество неиспользованного газа, который притягивался галактиками и бурно коллапсировал в протозвездные облака, а потом и в звезды. А в более поздние времена особенно интенсивное звездообразование случается у взаимодейcтвующих галактик, как правило, относительно небольших и не полностью сформированных.
В случае же кластера SPT-CLJ2344-4243, получившего название Феникс, мы видим совсем иную картину - центральная галактика кластера является сформированной, обладает устойчивой структурой и, казалось бы, причин для столь быстрого звездообразования у нее нет, тем более, что в составе таких галактик просто не должно находиться достаточно газа для столь интенсивного образования новых звезд - основная масса свободного газа должна была быть исчерпана на ранних этапах ее формирования. Ситуацию осложняет тот факт, что галактика имеет активное ядро - сверхмассивную черную дыру , выбрасывающую джеты - а ведь и теория, и наблюдения однозначно показывают, что активность ядра галактики должна подавлять звездообразование (причин тому две - с одной стороны, активность ядра галактики приводит к "выдуванию" газа из нее, особенно, из ее центральных областей, а с другой стороны, оставшийся газ нагревается, что существенно препятствует его коллапсу в протозвездные облака). Кстати, сама центральная галактика интенсивно излучает в рентгеновском диапазоне, как и кластер в целом, что показывает, что газ в скоплении нагрет до весьма высоких температур.
И тем не менее, факт налицо. Гигантская центральная галактика весьма массивного скопления, обладающая активным ядром, демонстрирует необычайно активное звездообразование, темп которого совершенно уникален для таких структур. Понятно, кстати, что такой темп может быть характерен для этой галактики лишь в течение относительно непродолжительного времени - на его поддержание в течение миллиардов лет просто не хватит материала, и именно поэтому скопление получило название Феникс - за то, что столь интенсивное формирование в ней новых звезд наверняка возродилось после долгой паузы - как возрождается феникс из пепла.
Таким образом, мы видим факт, противоречащий всем существующим представлениям о динамике развития массивных галактик и о роли активности галактических ядер в звездообразовании.
В поисках ответа на вопрос о причинах происходящего, исследователи обратили взор в совсем ином направлении, на одно из крупнейших известных скоплений галактик - кластер Персея, центральная часть которого удалена от нас почти на двести пятьдесят миллионов световых лет. Кластер интересен тем, что является весьма ярким источником рентгеновского излучения за счет того, что практически весь его объем, содержащий несколько тысяч галактик, погружен в облако горячего межгалактического газа.
Про межгалактический газ я уже рассказывал, упоминая, что он является достаточно горячим, хотя и весьма неплотным - так вот в кластере Персея межгалактический газ имеет заметно большую плотность, чем, например, в нашем скоплении галактик, за счет того что его накачали в межгалактическое пространство выбросы активных ядер многочисленных галактик.
А еще температура межгалактического газа в кластере Персея достаточно высока, и может превосходить десять миллионов градусов. Причин столь высокой температуры газа может быть несколько, но все имеющиеся варианты неочевидны хотя бы, потому, что нагрет газ достаточно равномерно, а излучение галактических ядер, если бы оно ранее было более мощным, нагревало бы газ неравномерно - при этом механизм выравнивания температуры газа по скоплению совершенно неясен.
И вот относительно недавно обнаружилось интересное явление, вносящее вклад как в нагрев газа в скоплении, так и в выравнивание его температуры по объему. Центральная галактика системы - линзовидная сейфертовская галактика NGC 1275 с активным ядром - содержит сверхмассивную черную дыру массой в две с половиной миллиарда солнечных масс. Эта черная дыра формирует массивные джеты (кстати, по оценкам, их масса превышает сто миллионов солнечных масс), выбрасываемые в межгалактическое пространство. Удивительно, но интенсивность джетов, судя по всему, в течение миллиардов лет остается постоянной - и в результате струи заряженного газа, движущиеся со скоростью, близкой к световой, двигаясь в среде межгалактическго газа, генерируют в нем акустические колебания (волны плотности), формирующие заметную "рябь" в ренгеновском диапазоне.
Основываясь на измеренном расстоянии между максимумами плотности газа и расчетной скорости распространения звуковой волны в газе с такими параметрами, удалось вычислить частоту колебаний, а следовательно, и высоту звукового тона. Он практически ровно на пятьдесят семь октав ниже си-бемоль большой октавы. Можно считать, что это - самый низкий звук, известный в природе.
Эти непрерывно распространяющиеся в межгалактическом газе скопления Персея звуковые колебания и являются одной из основных причин нагрева газа.
(Кстати, это еще раз напоминает, что представления о космическом пространстве как о вакууме являются в корне неверными).
И в свете всего сказанного появляется весьма правдоподобная версия происходящего в кластере Феникс. Согласно ей, парадоксально интенсивное звездообразование провоцируется ударными волнами (или, если угодно, акустическими колебаниями) в горячем газе, которые формируются ядром галактики и его джетами. При этом сами акустические колебания недостаточно интенсивны, чтобы предотвратить охлаждение газа - и это способствует формированию звезд.
