Чёрные дыры «съели» холодный водород в ранней Вселенной

Группа австралийских астрономов выдвинула гипотезу о том, что за отсутствие холодного водорода в самых старых наблюдаемых галактиках ответственны сверхмассивные чёрные дыры в их ядрах.

Австралийские астрономы Стивен Каррен из Сиднейского университета и Мэттью Уайтинг из Государственного объединения научных и прикладных исследований (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, CSIRO) заявляют о том, что наконец-то нашли причину дефицита водорода в ранней Вселенной.

Проблема нехватки водорода в период после Большого взрыва начала беспокоить учёных сразу же после того, как они захотели сопоставить внутригалактическую среду районов, которые мы видим такими, какие они были 11–12 млрд лет назад, с их же звёздным населением. И выяснилось, что наблюдаемая там плотность водорода просто недостаточна, чтобы сформировать из него нынешнее весьма значительное количество звёзд.

«Мы исследовали десять древних галактик и очень удивились, что в них нет никаких следов водорода, — рассказывает Стивен Каррен. — Между тем в них должно быть больше холодного водорода, чем в молодых галактиках». И действительно: учитывая, что именно 11 млрд лет назад во Вселенной был пик звездобразования, а звёзды формируются именно из холодного (до нескольких кельвинов) водорода, его полное отсутствие по крайней мере парадоксально.

Г-да Каррен и Уайтинг набрели на решение случайно, изучая радиоизлучение из района аккреционного диска сверхмассивной чёрной дыры в центре галактики, удалённой от нас на 11 млрд световых лет. Обычно ионизированный водород нельзя заметить по радиоизлучению, однако полная ионизация в описываемый период была затруднена нехваткой ещё не сформировавшихся звёзд, которые сегодня служат основным источником ультрафиолета и ионизации водорода.

При этом галактики без холодного неионизированного водорода дружно оказались галактиками, насыщенными излучением с длиной волны в 1 216 Å. Исследователи пришли к выводу, что источником такого излучения и причиной тотальной ионизации водорода были активные ядра, точнее, находившиеся в галактиках сверхмассивные чёрные дыры. Поглощая падающую в них материю, они раскручивали её в аккреционном диске, и та начинала излучать, ионизируя водород не только в ядре, но и практически во всей галактике.

Из этого следует интересный вывод: СМЧД ранней Вселенной, по всей видимости, надёжно подавляла формирование звёзд в своей галактике.

Отчёт об исследовании опубликован в Astrophysical Journal, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.