Астрономи пояснили, що зупинило стрімкий ріст чорних дір у Всесвіті

Астрономи з’ясували, чому надмасивні чорні діри сьогодні ростуть набагато повільніше, ніж близько 10 мільярдів років тому. Нове дослідження, проведене за допомогою рентгенівської обсерваторії NASA Chan­dra та інших телескопів, показало, що головна причина — різке скорочення запасів холодного газу, який є основним «паливом» для їхнього росту. Роботу опублікували в журналі The Astro­phys­i­cal Jour­nal.

Учені нагадують, що чорні діри масою в мільйони чи мільярди сонячних досягли піку активності в епоху «cos­mic noon» приблизно 10 мільярдів років тому. Тоді вони активно поглинали речовину й живили надяскраві квазари, здатні затьмарювати цілі галактики. Сьогодні ж більшість таких об’єктів майже неактивні або демонструють лише слабке зростання.

Команда проаналізувала дані про 1,3 мільйона галактик і близько 8000 чорних дір, що ростуть. Для цього поєднали огляди Chan­dra, XMM-New­ton і eROSI­TA, використавши принцип «wed­ding cake», коли широкі огляди доповнюються дуже глибокими спостереженнями менших ділянок неба. Це дозволило врахувати як найяскравіші активні джерела, так і численні слабкі.

Рентгенівські, оптичні та інфрачервоні знімки об’єктів J033225 та J033215. Джерело: Рентгенівське зображення: NASA/CXC/Penn State Univ./Z. Yu et al.; Оптичне зображення (HST): NASA/ESA/STScI; Інфрачервоне зображення: NASA/ESA/CSA/STScI; Обробка зображень: NASA/CXC/SAO/P. Edmonds, L. Frattare

Результати показали, що в ранньому Всесвіті галактики були багаті на холодний газ, а зіткнення й злиття ефективно спрямовували його до центрів. Згодом більшу частину газу поглинуло зореутворення, а решту нагріли або виштовхнули зоряні вітри та зворотний вплив самих чорних дір. Крім того, зі старінням Всесвіту галактики стали стабільнішими, і подій, які заганяють газ до їхніх центрів, стало менше.

Науковці підкреслюють, що саме вичерпання холодного газу перевело ріст надмасивних чорних дір із бурхливої фази в майже застиглий стан. Це відкриття допомагає пояснити, чому сучасний Всесвіт виглядає набагато спокійнішим порівняно з епохою «космічного полудня» і як еволюція галактик впливає на активність їхніх центральних чорних дір.