Великі чорні діри, які мешкають у центрі галактик, можуть бути голодними звірами. Але що змушує цей газ і пил протягом останніх кількох світлових років потрапляти в пащу цих надмасивних чорних дір?
Було теоретично, що злиття між галактиками порушує газ і пил у галактиці і змушує цю речовину перейти до безпосереднього сусідства з чорною дірою. Тобто, до недавнього дослідження 140 галактик, що розміщують Активні галактичні ядра (AGN) - інша назва активних чорних дір у центрі галактик, - дало вагомі докази того, що багато галактик, що містять ці AGN, не виявляють ознак минулих злиттів.
Дослідження проводилось міжнародною командою астрономів. Маурісіо Цистернас з Інституту астрономії Макса Планка та його команда використовували дані зі 140 галактик, які були зображені рентгенівською обсерваторією XMM-Newton. Галактики, які вони відібрали, мали червоний зсув між z = 0,3 - 1, це означає, що вони знаходяться між приблизно 4 та 8 мільярдами світлових років (і, таким чином, світло, яке ми бачимо від них, становить приблизно 4-8 мільярдів років).
Вони не просто переглядали зображення відповідних галактик; ухил до класифікації тих галактик, які показують, що активні ядра можуть бути більш спотворені від злиття, можуть повзати. Швидше, вони створили "контрольну групу" галактик, використовуючи зображення неактивних галактик з того ж червоного зміщення, що і галактики господарів AGN. Вони взяли зображення з обстеження космічної еволюції (COSMOS), обстеження великої області неба у кількох довжинах хвиль світла. Оскільки ці галактики були з того ж червоного зміщення, що і ті, що вони хотіли вивчити, вони показують ту саму стадію еволюції галактики. Всього в їх вибірці порівняння було 1264 галактики.
Те, як вони розробляли дослідження, передбачало науку, яку зазвичай не використовують у галузі астрономії: сліпе дослідження. Цистернас та його команда мали 9 галактик порівняння - у яких не було AGN - одного і того ж червоного зміщення для кожної зі своїх 140 галактик, які показали ознаки активного ядра.
Потім вони видалили будь-який знак яскравого активного ядра на зображенні. Це означає, що галактики в їх вибірці з 140 галактик з AGN були б по суті з'являються навіть навченому оку як галактиці без показових знаків AGN. Потім вони представили контрольні галактики та змінені зображення AGN десяти різним астрономам і попросили їх класифікувати їх як «спотворених», «помірно спотворених» або «не спотворених».
Оскільки їх розмір вибірки був досить керованим, а спотворення в багатьох галактиках було б занадто тонким для того, щоб комп'ютер розпізнав, людський мозок, що шукає візерунок, був їх інструментом аналізу зображень на вибір. Це може здатися знайомим - щось подібне робиться з величезним успіхом з людьми, які є аматорськими класифікаторами галактик у Galaxy Zoo.
Коли галактика зливається з іншою галактикою, злиття спотворює її форму способами, які можна ідентифікувати - вона викривить нормально гладку еліптичну галактику поза формою, а якщо галактика - спіраль, руки здаються трохи "розмотаними". Якби у випадку, якщо галактичні злиття є найбільш ймовірною причиною AGN, то ці галактики з активним ядром були б більш імовірними, щоб виявити спотворення від цього минулого злиття.
Команда пройшла цей процес засліплення дослідження, щоб усунути будь-які упередження, які ті, хто дивиться на зображення, мали б класифікувати AGN як більш спотворені. Маючи досить великий розмір вибірки галактик і усуваючи будь-які зміщення при аналізі зображень, вони сподівалися остаточно показати, чи існує кореляція між AGN та злиттями.
Результат? Ці галактики з активним галактичним ядром не виявили більше спотворень в цілому, ніж ці галактики у вибірці порівняння. Як зазначають автори у статті, "Злиття та взаємодія за участю господарів AGN не є домінуючою та відбувається не частіше, ніж для неактивних галактик".
Це означає, що астрономи не можуть вказати на галактичні злиття як на головну причину AGN. Дослідження показало, що щонайменше 75% створення AGN - принаймні між останніми 4-8 мільярдами років - повинні бути з інших джерел, ніж галактичні злиття. Ймовірно, кандидати в ці джерела включають: "галактичні знущання", ті галактики, які не стикаються, але наближаються досить близько, щоб гравітаційно впливати один на одного; нестабільність центральної смуги в галактиці; або зіткнення гігантських молекулярних хмар у межах галактики.
Знаючи, що AGN не спричинені значною мірою галактичними злиттями, допоможе астрономам краще зрозуміти утворення та еволюцію галактик. Активні ядра галактик, що їх розміщують, сильно впливають на формування галактик. Цей процес називається "зворотним зв'язком AGN", а механізми та ефекти, що виникають в результаті взаємодії між енергією, що витікає з AGN, і навколишнім матеріалом у центрі галактики, як і раніше, залишається гарячою темою вивчення астрономії.
Злиття в більш віддаленому за останні 8 мільярдів років, можливо, ще співвідносяться з AGN - це дослідження виключає лише певну сукупність цих галактик - і це питання, яке команда планує взяти на себе, до очікування досліджень космічним телескопом Хаббл і космічний телескоп Джеймса Вебба. Їх дослідження буде опубліковано у випуску "Астрофізичного журналу" за 10 січня, а передрукована версія доступна на "Арксиві".
Джерело: випуск новин HST, Інститут астрономії Макса Планка, архівська газета
