Странгуляция как первичный механизм прекращения звездообразования в галактиках
Strangulation as the primary mechanism for shutting down star formation in galaxies. Y. Peng, R. Maiolino, R. Cochrane. Nature. 2015. Vol. 521. No 7551. P. 192–195.
Галактики часто делят на два крупных класса: звездообразующие (живые, обогащенные холодным газом, главным образом, водородом, являющимся главным звездообразующим веществом) и потухшие (мертвые, пассивные, обедненные газом). Первичный механизм, приводящий к прекращению звездообразования в галактиках и их угасанию, пока до конца не понятен. На сегодняшний день существует две основные гипотезы угасания галактик. Согласно первой из них, в этом виноваты сверхмассивные черные дыры, перемешивающие и разогревающие газы и выбрасывающие звездообразующий материал за пределы галактик. Вторая предполагает, что в галактику попадает все меньше и меньше холодного газа из межгалактической среды из-за каких-то внутренних блокирующих процессов. Авторы исследования нашли первые свидетельства в пользу справедливости второй гипотезы. Они считают, что стареющие галактики прекращают производить новые звезды и умирают из-за «удушья», странгуляции – прекращения притока свежего газа из межгалактической среды. Звезды в течение своей жизни вырабатывают большое количество астрономических металлов – элементов тяжелее гелия, большая часть которых выбрасывается в межзвездную среду после взрыва сверхновой. Авторы отмечают, что совокупная масса металлов в мертвых галактиках будет сильно различаться для одной и для другой гипотезы. Если почти все запасы звездообразующего вещества будут уничтожены черной дырой, доля металлов будет относительно низкой, так как в этих галактиках не будет новых поколений звезд. В случае с постепенной странгуляцией галактик доля металлов, наоборот, будет относительно высокой, так как новые светила в них будут рождаться до тех пор, пока умирающая галактика не исчерпает всех запасов холодного газа. Руководствуясь этой идеей, авторы сравнили доли металлов в 26 тысячах живых и уже умерших галактиках средних размеров, чьи снимки и спектры были получены в рамках Слоановского цифрового небесного обзора (Sloan Digital Sky Survey, SDSS). Было обнаружено, что при примерно равной звездной массе доля металлов в потухших галактике заметно выше, чем в живых. Данная закономерность четко соблюдается, по крайней мере, для галактик, обладающих звездной массой менее 1011 масс Солнца. Это не соответствует гипотезе внезапного выброса газа за пределы галактик, но хорошо сочетается со сценарием их постепенной странгуляции. В пользу второй гипотезы говорит и возраст звезд в пределах изученных галактик. Судя по среднему возрасту звезд в умерших галактиках, смерть от странгуляции наступает примерно через 4 млрд лет после полного прекращения притока свежего газа из межгалактической среды для крупных звездных семей, и через 2 млрд – для галактик, аналогичных Млечному Пути. Пока не понятно, какой из факторов является причиной наступления странгуляции – высокое давление и температура в крупных скоплениях галактик, приливные силы, образование кольца из горячего газа, вокруг галактики или другие физические факторы.
В.В. Стрекопытов