Влияние космических лучей на звездообразование в галактиках

Не менее важную роль играет обратная связь от сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик. Эти процессы вызывают массивные истечения газа, наблюдаемые, например, в галактиках.

Однако детали, включая то, как они работают, и относительные роли различных процессов обратной связи активно обсуждаются. Космические лучи, в частности, ускоряются при сильных толчках, образованных взрывами сверхновых и звездным ветром (оба аспекта звездообразования), и создают значительное давление в межзвездной среде. Они играют центральную роль в регулировании теплового баланса в плотных молекулярных облаках, где формируется большинство звезд, и могут играть важную роль в регулировании звездообразования, движении галактических ветров и даже в определении характера межгалактической среды. Астрономы считают, что ключевым свойством, ограничивающим влияние космических лучей, является способность распространяться из мест, где они производятся, в межзвездную среду и за пределы диска, но детали не очень хорошо изучены.

Астроном CfA Вадим Семенов и двое сотрудников использовали компьютерное моделирование, чтобы изучить, как такое изменение распространения космических лучей может повлиять на звездообразование в галактиках, мотивированное недавними наблюдениями гамма-излучения от ближайших источников космических лучей, включая звездные скопления и остатки сверхновых.

Наблюдения исследуют распространение космических лучей, потому что считается, что значительная часть гамма-излучения возникает, когда космические лучи взаимодействуют с межзвездным газом. Наблюдаемые потоки гамма-лучей позволяют предположить, что распространение космических лучей вблизи таких источников может быть локально подавлено значительным фактором, вплоть до нескольких порядков. Теоретические работы предполагают, что такое подавление может быть результатом нелинейного взаимодействия космических лучей с магнитными полями и турбулентностью.

Ученые использовали моделирование, чтобы исследовать эффекты подавления переноса космических лучей вблизи источников.

Они обнаружили, что подавление вызывает локальное повышение давления и создает сильные градиенты давления, которые предотвращают образование массивных сгустков молекулярного газа, из которых образуются новые звезды, качественно изменяя глобальное распределение звездообразования, особенно в массивных, богатых газом галактиках, которые склонны образование комков.

Они пришли к выводу, что этот эффект космических лучей регулирует развитие структуры диска галактики и является важным дополнением к другим процессам, активным в формировании галактики.