Ученые увидели тень молекулярного истечения из квазара в ранней Вселенной

Первые доказательства подавления звездообразования в ранней Вселенной из-за оттока молекулярного газа в галактике — хозяине квазара, получила группа исследователей из Японии, Швеции, США, Польши и Италии. Об этом 1 февраля сообщается в совместном пресс-релизе университетов Хоккайдо, Цукуба и Васэда, Национальной астрономической обсерватории Японии и Национального центра ядерных исследований (NCBJ) Польши.

Высказанные ранее гипотезы причин подавления звездообразования в некоторых массивных галактиках теперь были подтверждены открытием истечения молекулярного газа из квазара в период, когда Вселенной было меньше миллиарда лет.

Квазаром называют сверхъяркую компактную область в центре массивной галактики, питаемую сверхмассивной черной дырой. Они очень удалены от Земли, но их яркость позволяет заглянуть в состояние ранней Вселенной, когда ей было менее 1 миллиарда лет.

Молекулярный газ является основным топливом звездообразования. Его повсеместное распространение в галактике и высокие концентрации должны бы приводить к образованию огромного количества звезд. Однако этого не происходит.

Молекулярные потоки в галактиках, в которых находятся квазары, выбрасывают этот газ в межгалактическое пространство быстрее, чем он мог бы использоваться в звездообразовании, подавляя тем самым образование звезд.

Бывшая ранее только теоретической, эта гипотеза была подтверждена исследованием, проведенным под руководством доцента Драгана Салака из Университета Хоккайдо, доцента Такуя Хашимото из Университета Цукуба и профессора Акио Иноуэ из Университета Васэда.

«Теоретические работы показывают, что истечения молекулярного газа играют важную роль в формировании и эволюции галактик с раннего возраста, поскольку они могут регулировать звездообразование. Квазары являются особенно энергетическими источниками, поэтому мы ожидали, что они смогут генерировать мощные потоки энергии», — пояснил Салак предмет исследования.

Квазар J2054-0005, который изучали астрономы, имеет очень большое красное смещение, то есть он и Земля очень быстро удаляются друг от друга. «J2054-0005 — один из самых ярких квазаров в далекой Вселенной, поэтому мы решили выбрать этот объект как отличного кандидата для изучения мощных потоков», — добавил Хашимото.

Чтобы наблюдать истечение молекулярного газа из квазара, исследователи воспользовались телескопом ALMA, единственным в мире с чувствительностью и диапазоном частот, подходящими для обнаружения истечения молекулярного газа в ранней Вселенной.

Поясняя метод, использованный в исследовании, Салак сообщил: «Вытекающий молекулярный газ (ОН) был обнаружен при абсорбции. Это означает, что мы не наблюдали микроволновое излучение, исходящее непосредственно от молекул ОН; вместо этого мы наблюдали излучение, исходящее от яркого квазара, а поглощение означает, что молекулы OH поглотили часть излучения квазара. Это похоже на обнаружение присутствия газа, увидев „тень“, которую он отбрасывает, находясь перед источником света».

Результаты этого исследования стали первым убедительным доказательством существования мощного истечения молекулярного газа из галактик — хозяев квазаров, которое повлияло на эволюцию галактик в раннюю космическую эпоху.

«Молекулярный газ — очень важная составляющая галактик, поскольку он является топливом для звездообразования. Наши результаты показывают, что квазары способны подавлять звездообразование в своих родительских галактиках, выбрасывая молекулярный газ в межгалактическое пространство», — заключил свой рассказ Салак.

Выводы астрофизиков, основанные на наблюдениях, сделанных с помощью ALMA, комплекса радиотелескопов в чилийской пустыне (Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакамы), были представлены в статье «Молекулярный отток в квазаре J2054-0005 эпохи реионизации, обнаруженный наблюдениями OH 119 мкм», опубликованной в The Astrophysical Journal.