Теперь исследователи из MIT и Университета штата Мичиган соединили теорию, описывающую, как группы галактик могут отрегулировать звездное формирование. Они описывают свою структуру на этой неделе в журнале Nature.
Когда газ внутригруппы охлаждается быстро, он уплотняет, затем разрушается, чтобы сформировать новые звезды. Ученые долго думали, что что-то должно мешать газу охлаждаться достаточно, чтобы произвести больше звезд – но точно что осталось тайной.
Для некоторых скоплений галактик говорят исследователи, газ внутригруппы может просто быть слишком горячим – на заказе сотен миллионов градусов Цельсия. Даже если бы один регион испытывает некоторое охлаждение, интенсивность окружающего тепла помешала бы тому региону охлаждаться далее – эффект, известный как проводимость.«Это было бы похоже на помещение кубика льда в варочном котле воды – средняя температура в значительной степени все еще кипит», говорит Майкл Макдональд, Товарищ Хаббла в Институте Kavli MIT Астрофизики и Космического исследования. «При супервысоких температурах проводимость сглаживает температурное распределение, таким образом, Вы не получаете ни одного из этих холодных облаков, которые должны сформировать звезды».
Для так называемых «прохладных основных» скоплений галактик газ около центра может быть достаточно прохладным, чтобы сформировать некоторые звезды. Однако часть этого охлажденного газа может литься дождем в центральную черную дыру, которая тогда извергает горячий материал, который служит, чтобы подогреть среду, препятствуя тому, чтобы много звезд формировались – эффект условия команды, «управляемые осадками обратной связью».«Некоторые звезды сформируются, но прежде чем это также выйдет из-под контроля, черная дыра нагреется, все отходит назад – это похоже на термостат для группы», говорит Макдональд. «Комбинация проводимости и управляемой осадками обратной связи предоставляет простую, четкую картину того, как звездным формированием управляют в скоплениях галактик».Пересечение галактического порога
Всюду по вселенной там существуйте два главных класса скоплений галактик: охладите основные группы – те, которые быстро охлаждают и формируют звезды – и непрохладные основные группы – у тех не было достаточного количества времени, чтобы охладиться.Группа Комы, непрохладная группа, заполнена газом на уровне палящих 100 миллионов градусов Цельсия. Чтобы сформировать любые звезды, этот газ должен был бы охладиться в течение нескольких миллиардов лет. Напротив, соседняя группа Персеуса – прохладная основная группа, газ внутригруппы которой составляет относительно умеренные несколько миллионов градусов Цельсия.
Новые звезды иногда появляются из охлаждения этого газа в группе Персеуса, хотя не столько, сколько ученые предсказали бы.«Количество топлива для звездного формирования опережает сумму звезд 10 раз, таким образом, эти группы должны быть действительно богатыми звездой», говорит Макдональд. «Вам действительно нужен некоторый механизм, чтобы препятствовать тому, чтобы газ охладился, иначе у вселенной было бы в 10 раз больше звезд».
Макдональд и его коллеги разработали теоретическую структуру, которая полагается на два антиохлаждающихся механизма.Группа вычислила поведение газа внутригруппы на основе радиуса скопления галактик, массы, плотности и температуры.
Исследователи нашли, что есть критический температурный порог, ниже которого охлаждение газа значительно ускоряется, заставляя газ охладиться достаточно быстро, чтобы сформировать звезды.Согласно теории группы, два различных механизма регулируют звездное формирование, в зависимости от того, является ли скопление галактик выше или ниже температурного порога. Для групп, которые являются значительно выше порога, проводимость помещает увлажнитель на звездное формирование: окружающий горячий газ сокрушает любые карманы холодного газа, который может сформироваться, держа все в группе при высоких температурах.
«Для этих более горячих групп они застревают в этом горячем государстве, и никогда не будут охлаждать и формировать звезды», говорит Макдональд. «Как только Вы входите в этот очень высокотемпературный режим, охлаждение действительно неэффективно, и они застревают там навсегда».Для газа при температурах ближе к более низкому порогу, намного легче охладиться, чтобы сформировать звезды.
Однако в этих группах, управляемых осадками обратной связью, начинает умирать, чтобы отрегулировать звездное формирование: В то время как охлаждение газа может быстро уплотнить в облака капелек, которые могут сформировать звезды, эти капельки могут также литься дождем в центральную черную дыру – в этом случае, черная дыра может испустить горячие самолеты материала назад в группу, подогрев окружающий газ назад, чтобы препятствовать тому, чтобы дальнейшие звезды формировались.«В группе Персеуса мы видим, что эти самолеты действуют на горячий газ со всеми этими пузырями и рябью и ударными взрывными волнами», говорит Макдональд. «Теперь у нас есть хорошее чувство того, что вызвало те самолеты, который ускорял газ, падающий на черную дыру».
На ходуМакдональд и его коллеги сравнили их теоретическую структуру с наблюдениями за отдаленными скоплениями галактик и нашли, что их теория соответствовала наблюдаемым различиям между группами. Команда собрала данные из Обсерватории рентгена Чандры и Телескопа Южного полюса – обсерватория в Антарктиде, которая ищет отдаленные крупные скопления галактик.Исследователи сравнили свою теоретическую структуру с временами охлаждения газа каждого известного скопления галактик и нашли, что группы фильтровали в два населения – очень медленно охлаждающиеся группы и группы, которые охлаждаются быстро, ближе к уровню, предсказанному группой как критический порог.
При помощи теоретической структуры Макдональд говорит, что исследователи могут быть в состоянии предсказать эволюцию скоплений галактик и звезды, которые они производят.«Мы построили след, за которым следуют группы», говорит Макдональд. «Хорошая, простая вещь об этой структуре состоит в том, что Вы застреваете в одном из двух способов, в течение очень долгого времени, до чего-то очень катастрофические удары Вы, как лобовое столкновение с другой группой».Исследователи надеются глубже изучить теорию видеть, относятся ли механизмы, регулирующие звездное формирование в группах также, к отдельным галактикам.
Предварительные данные, он говорит, свидетельствуют, что это имеет место.«Если мы можем использовать всю эту информацию, чтобы понять, почему или почему не звезды формируются вокруг нас, тогда мы сделали большой шаг вперед», говорит Макдональд.