В этой Вселенной у темной материи есть намного более высокая масса, чем светящаяся материя, и это доминирует над формированием галактик и их крупномасштабных структур. Широко принятый, основанный на холодной темной материи сценарий возникновения галактик устанавливает это столкновения и слияния маленького богатого газом результата галактик в формировании крупных галактик, замеченных в текущей Вселенной. Недавние наблюдения показывают, что SMBHs больше чем с одним миллионом солнечных масс повсеместно существуют в центре галактик.
Слияние богатых газом галактик с SMBHs в их центрах не только вызывает активное звездное формирование, но также и стимулирует массовый прирост на существующий SMBHs. Когда материал срастается на суперкрупную черную дыру (SMBH), диск прироста, окружающий черную дыру, становится очень горячим от выпуска гравитационной энергии, и это становится очень ярким. Этот процесс упоминается как деятельность активного галактического ядра (AGN); это отличается от деятельности производства энергии реакциями ядерного синтеза в звездах.
Понимание различия между этими видами действий крайне важно для разъяснения физических процессов возникновения галактик. Однако наблюдение за этими процессами сложно, потому что пыль и газовый саван и звездное формирование и действия AGN в сливающихся галактиках. Инфракрасные наблюдения обязательны для этого типа исследования, потому что они существенно уменьшают эффекты исчезновения пыли.Чтобы лучше понять эти действия, команда астрономов в Национальной Астрономической Обсерватории Японии (NAOJ), во главе с доктором Масатоши Имэниши, использовала Subaru Telescope’s Infrared Camera и Спектрограф (IRCS) и его адаптивную систему оптики, чтобы наблюдать инфракрасные яркие галактики слияния в инфракрасной K-полосе (длина волны 2,2 микрометров) и ‘-полосе L (длина волны 3,8 микрометров).
Они использовали данные об отображении в этих длинах волны, чтобы установить метод, чтобы дифференцировать действия глубоко похороненного, активного SMBHs от тех из звездного формирования. Излучающая эффективность производства энергии от активного, аккумулирующего массу SMBHs намного выше, чем та из реакций ядерного синтеза в звездах.
Активный SMBH производит большое количество горячей пыли (несколько 100 Kelvins), который производит сильную инфракрасную радиацию ‘-группы L; относительные преимущества инфракрасного K-и эмиссии ‘-группы L отличают активный SMBH от формирующей звезду деятельности. Так как эффекты исчезновения пыли небольшие в этих инфракрасных длинах волны, метод может обнаружить даже глубоко похороненные, активные SMBHs, которые неуловимы в оптических длинах волны. Адаптивная система оптики Subaru Telescope позволила команде получить высокие изображения пространственного разрешения, которые позволили им эффективно исследовать эмиссию, которая происходит в активном SMBHs в ядерных областях галактик, минимизируя загрязнение эмиссии от формирующей звезду деятельности всей галактики.Команда наблюдала 29 инфракрасных ярких богатых газом галактик слияния.
На основе относительной силы инфракрасного K-и эмиссии ‘-группы L в ядрах галактики, они подтвердили, что по крайней мере один активный SMBH происходит в каждой галактике, но один. Это указывает, что в богатых газом, сливающихся галактиках, большая сумма материала может срастись на SMBHs, и много таких SMBHs могут показать деятельность AGN.
Однако только четыре сливающихся показа галактик многократный, активный SMBHs. Если бы у обеих из оригинальных слитых галактик был SMBHs, то мы ожидали бы, что многократный SMBHs произойдет во многих сливающихся галактиках. Чтобы наблюдать эти SMBHs как яркую деятельность AGN, SMBHs должен активно аккумулировать материал.
Результаты команды означают, что не все SMBHs в богатых газом галактиках слияния – активно массовое срастание, и что у многократного SMBHs могут быть значительно различные массовые темпы прироста на SMBHs. Количественное измерение степени массовых темпов прироста SMBHs обычно основано на яркости AGNs за единицу масса SMBH. Сравнение SMBH-mass-normalized AGN яркость (=AGN яркость, разделенная на массу SMBH) среди многократных ядер, подтверждает сценарий различных массовых темпов прироста на многократный SMBHs в инфракрасно-ярких, богатых газом галактиках слияния.Результаты демонстрируют, что местные условия вокруг SMBHs, а не общих свойств галактик доминируют над массовым процессом прироста на SMBHs.
Так как масштаб размера массового прироста на SMBHs очень маленький по сравнению с масштабом галактики, такие явления трудно предсказать на основе компьютерных моделирований слияний галактики. Фактические наблюдения кардинально важны для лучшего понимания массового процесса прироста на SMBHs, который происходит во время слияний галактики.