Коллапс галактик запускает титанические извержения

Ученые подтвердили, что колоссальные столкновения между галактиками запускают титанические извержения в центрах этих галактик, и это открытие стало возможным благодаря инструменту искусственного интеллекта, который смог отсортировать изображения миллиона галактик и найти те, которые обладают так называемым активным галактическим ядром (АГЯ).

Результаты были получены с помощью космического телескопа Euclid, который является миссией Европейского космического агентства, предназначенной для изучения темной материи и темной энергии путем измерения и картографирования миллиардов галактик. Исследователи взяли "небольшой" подмножество из миллиона галактик, которые Euclid картографирует, и использовали их для описания причин АГЯ.

АГЯ описывает сверхмассивную черную дыру в центре галактики, которая внезапно начинает потреблять огромные количества материала. Этот материал не может сразу же попасть в черную дыру, поэтому он ожидает своей очереди в аккреционном диске, окружающем черную дыру. Представьте себе это как затор газа, и по мере того, как газ накапливается, плотность увеличивается, температура повышается, и диск начинает светиться ярко. Кроме того, мощные магнитные поля могут отбрасывать некоторые заряженные частицы в диске и выпускать их в виде пучков, движущихся почти со скоростью света. Когда мы видим АГЯ с пучками, движущимися в нашу сторону, мы называем это квазаром или, для самых мощных, которые направлены прямо на нас, блазаром.

Долгое время было сильно подозреваемо, что слияния играют решающую роль в запуске активности АГЯ, поскольку что-то должно толкнуть все этот газ в ядро галактики, но подозревать и иметь подтверждение - это две разные вещи. Подтверждение этого не было так легко, как можно было подумать, поскольку наиболее мощные АГЯ находятся на огромном расстоянии от нас (ближайший квазар - 3C273, который находится на расстоянии 2,3 миллиарда световых лет), и четкое разрешение галактик на таких расстояниях, чтобы мы могли увидеть, что они действительно сливаются, было трудным. Хотя телескоп Хаббла и телескоп Джеймса Уэбба могут разрешить их, они не покрывают достаточно широкую область неба, чтобы получить перепись.

После запуска в 2023 году Euclid изменил все это. С помощью своего 1,2-метрового телескопического зеркала, 600-мегапиксельной камеры и широкого поля зрения, за одну неделю он может предоставить изображения более высокого качества, чем большинство других телескопов, покрывая область неба, подобную общей области, которая была наблюдаема телескопом Хаббла за все 35 лет его службы.

Астрономы в сотрудничестве Euclid разделили миллион галактик, видимых Euclid, на две категории: одну, где галактики, кажется, сливаются, и другую, где слияние не происходит.

Затем они использовали инструмент разложения изображений на основе искусственного интеллекта, разработанный Бертой Маргалеф-Бентаболь и Линью Ваном из SRON, Нидерландского института космических исследований, чтобы выявить АГЯ в этих галактиках и даже количественно оценить их мощность, чтобы определить, какие из них являются наиболее энергичными.

"Этот новый подход может даже выявить слабые АГЯ, которые другие методы идентификации пропустят", - сказала Маргалеф-Бентаболь в заявлении.

Команда обнаружила, что в галактиках, которые сливаются, АГЯ встречаются в два-шесть раз чаще, чем в галактиках, которые не испытывают слияния.

В случае слияний, которые начались относительно недавно и которые вызвали много межзвездной пыли, так что она окутала ядро, сделав его видимым только в инфракрасном свете, АГЯ встречаются в шесть раз чаще. В случае слияний, которые подходят к концу и в которых пыль осела, АГЯ все еще встречаются в два раза чаще, чем в галактиках, которые не испытывают слияния.

"Разница между двумя типами АГЯ может означать, что многие АГЯ, найденные в галактиках, которые не сливаются, на самом деле находятся в слинявших галактиках, которые завершили хаотические стадии и выглядят как одна галактика в регулярной форме", - сказал Антонио ла Марка из Университета Гронингена.

Наблюдательные данные не только сильно поддерживают концепцию слияний как триггера активности АГЯ, но также указывают на то, что слияния являются основной причиной, особенно для наиболее ярких АГЯ.

"Мы также заключаем, что слияния, вероятно, являются единственным механизмом, способным питать наиболее яркие АГЯ", - сказал ла Марка. "По крайней мере, они являются основным триггером".

АГЯ представляет собой наиболее быструю фазу роста сверхмассивных черных дыр, и излияние радиации из этих прожорливых черных дыр может нагреть молекулярный газ в галактике, предотвращая образование звезд. АГЯ может иметь долгосрочное влияние на свою галактику-хозяина, и понимание того, что хозяин, вероятно, сливается, важно знать при моделировании эволюции галактик.

Результаты будут опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics и доступны в виде двух предварительных печатных изданий, одно из которых описывает анализ сливающихся галактик и АГЯ, а другое - инструмент разложения изображений на основе искусственного интеллекта.