Астрономы определили причины зарождения звезд в ранней Вселенной и обнаружили, что они не изменились за последние 10 миллиардов лет. Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.
Ученые проанализировали данные, полученные рентгеновской обсерваторией Chandra и другими телескопами. Оказалось, что главной движущей силой звездообразования в крупнейших галактиках Вселенной является достаточно быстрое остывание окружающего их горячего газа. Эти галактики, расположенные на расстоянии 3,4-9,9 миллиарда световых лет, находятся в центрах галактических скоплений и относятся к классу ярчайших галактик скопления (англ. brightest cluster galaxy, BCG).
Звездообразование в BCG запускается, когда количество неупорядоченного движения в горячем газе падает ниже критического порога. Известно, что холодный газ из молекулярного водорода является основным топливом для рождения новых звезд, однако астрономы впервые получили свидетельство, что этот процесс также имел ключевое значение и в более древних космологических эпохах, когда столкновения и слияния галактик происходили чаще, а сверхмассивные черные дыры поглощали материал гораздо быстрее. Ранее считалось, что образованию звезд тогда могли способствовать другие факторы.
Исследователи также изучили струи материала, вылетающих из сверхмассивных черных дыр в этом скоплении. В ходе процесса, называемого обратной связью, горячий газ, который охлаждается с образованием звезд, питает черные дыры и порождает струи плазмы. Эти струи нагревают окружающую среду, временно предотвращая дальнейшее охлаждение .Когда у черной дыры заканчивается «топливо», охлаждение начинается снова.
В предыдущих исследованиях было показано, что существует пороговый уровень неупорядоченного движения в горячем газе, который необходим для возникновения обратной связи. Однако этот порог, также называемый энтропийным, не так хорошо применим к галактикам в более отдаленных скоплениях. Это объясняется тем, что требуется много времени, чтобы горячий газ начал охлаждаться, и еще больше времени, чтобы этот газ пробился к центральной черной дыре и сформировал струи.
Ранее сообщалось, что астрономы впервые напрямую наблюдали образование компактного объекта — нейтронной звезды или черной дыры, возникшего в результате вспышки сверхновой.