200 млрд солнц умерли от голода: ядро лишило галактику «еды», превратив холодный газ в бесполезный кипяток

Астрономы обнаружили необычную мертвую галактику, существовавшую в самом раннем периоде истории Вселенной — примерно через 3 млрд лет после Большого взрыва. Объект получил обозначение GS-10578 и неофициальное имя «галактика Пабло». При всей своей древности он оказался поразительно массивным: его масса оценивается примерно в 200 млрд солнечных, что делает находку особенно неожиданной для столь ранней эпохи.

Наблюдения велись сразу с помощью двух ключевых инструментов современной астрономии — космического телескопа Джеймса Уэбба и радиоинтерферометра Atacama Large Millimeter Array. Анализ этих данных выполнили исследователи из University of Cambridge. Вместо бурной «молодости», характерной для галактик такого возраста, ученые увидели объект, который уже давно перестал рождать новые звезды.

В норме галактика в три миллиарда лет должна активно формировать светила, перерабатывая холодный газ. Однако GS-10578 оказалась исключением. Ее звездообразование прекратилось около 400 млн лет назад, и причиной этого, как показало исследование, стала не катастрофа, а медленный и почти незаметный процесс, связанный с центральной сверхмассивной черной дырой.

Раньше астрономы считали, что смерть галактики возможна только в результате неожиданного события — например, столкновения с другим объектом или мощного выброса энергии, который за один раз выметает весь газ. В случае GS-10578 картина оказалась иной. Галактика выглядит спокойным вращающимся диском без следов недавнего слияния, что говорит против разрушительного сценария.

Наблюдения показали, что черная дыра в центре системы многократно нагревала окружающий газ, не давая ему остыть. Звезды же могут рождаться только из холодного вещества. В результате вместо одного разрушительного удара возник эффект «медленного голодания»: топливо не исчезло мгновенно, но и не могло вернуться в состояние, пригодное для звездообразования.

Поиск холодного водорода (главного строительного материала для новых звезд) не дал результатов. Даже при одних из самых глубоких наблюдений такого рода с помощью ALMA исследователи практически не нашли холодного газа. Это подтвердило идею, что галактика угасала постепенно, а не погибла в результате единственного всплеска активности.

Дополнительные данные с Уэбба показали, что центральная черная дыра и сейчас остается активной. Она выбрасывает вещество со скоростью около 400 км/с, унося ежегодно эквивалент массы примерно 60 Солнц. При таком темпе остатки газа могли быть исчерпаны всего за 16 млн лет — ничтожный срок по сравнению с обычной жизнью массивных галактик в миллиарды лет.

Большая часть звезд GS-10578 сформировалась более 11 млрд лет назад в ходе короткого, но интенсивного всплеска. После этого система довольно быстро лишилась условий для дальнейшего роста. Эта находка помогает объяснить, почему телескоп обнаруживает так много древних и уже неактивных галактик в ранней Вселенной: для остановки звездообразования не всегда нужен космический катаклизм, иногда достаточно перекрыть приток свежего газа.

Чтобы точнее разобраться в механизме такого голодания, кембриджская команда получила дополнительное время наблюдений на Джеймсе Уэббе. Ученые планируют изучить более теплые газовые компоненты и понять, как именно энергия черных дыр мешает галактикам формировать новые светила.