Астрономы впервые наблюдали нити холодного газа, которые питают массивные галактики и спасают их от коллапса

Чем крупнее галактика, тем больше материала ей требуется для продолжительной жизни — образования новых звезд и противодействия гравитационным силам, которые могут привести к коллапсу. Фактически вокруг галактик содержится огромное количество вещества — сравнительно горячего газа и темной материи, формирующих окологалактическую среду (circumgalactic medium). Но все эти массы мало подходят на роль «пищи». Дело в том, что темная материя вообще плохо взаимодействует с обычной, а этот газ слишком горячий, то есть его атомы движутся с достаточной скоростью, чтобы не падать обратно в галактику.

Но около 20 лет назад был предложен механизм того, как старые массивные галактики способны «питаться» продолжительное время. По сути, они притягивают в себя нити холодного межгалактического газа, который и выступает сырьем для новых звезд. Конечно, на деле та теория более сложная, чем наше упрощенное объяснение. Но она была хорошо обоснованной и стройной, только требовала фактического подтверждения. А его так и не могли найти – до недавнего времени, что не может не радовать.

Интересное открытие сделали ученые из Университета Айовы (University of Iowa). Все подробности они рассказали в научной работе, которая опубликована в журнале Astrophysical Journal. Препринт статьи, в том числе с правками после независимого рецензирования, размещен на портале arXiv. В публикации отражены результаты анализа более чем 70 тысяч галактик, в которых идет активное звездообразование. Астрономам повезло, и одну из них с обратной от наблюдателей стороны подсвечивали сразу два квазара. Это позволило изучить спектры газа в окологалактической среде и обнаружить три потока холодного газа, которые питают объект изучения.

Искомая галактика находится в системе объектов под кодом GAMA J0913−0107 и пока не имеет названия или собственного номера. Она настолько удалена от земных наблюдателей, а также скрыта облаками пыли и газа, что обнаружить ее можно только с помощью сложных систем субмиллиметровых радиотелескопов. Два еще более далеких квазара находятся ровно в таком положении относительно Земли: их излучение проходит сквозь окружающую цель исследования среду. И в этой области пространства есть целых три колоссальных потока газа, падающих аккурат в центр активного образования новых звезд.

Что важно, спектральный анализ этих потоков газа показал: они состоят практически полностью из водорода. Более тяжелых химических элементов там очень мало, а значит, этот газ совершенно точно исходит не из галактики. Если бы происходил обратный процесс, то металлов (в астрономии — любых элементов тяжелее гелия) должно было бы быть намного больше.

Они образуются в недрах звезд и выбрасываются в космос в конце их жизни, поэтому как раз богатый на тяжелые элементы газ и есть основной продукт активных галактик. Ну и, конечно, в том случае, если сам объект внимания американских астрономов служит источником этих потоков газа, пришлось бы как-то объяснять их аномально низкую температуру.