Ученым-астрономам известно, что сверхмассивные черные дыры оказывают огромное влияние на процессы формирования и дальнейшего развития окружающих их галактик. И максимальное влияние на галактики оказывают активные черные дыры, которые интенсивно потребляют материю из окружающего их пространства. На этом этапе вокруг черной дыры формируется активное галактическое ядро (active galactic nucleus, AGN), а влияние, которое оно оказывает на галактику, называют термином обратной связи AGN. Эта обратная связь может быть воплощена в различных формах, активное ядро может нагревать, разрушать, поглощать и “сдувать” в пространство газ и пыль, препятствуя процессу формирования новых звезд и дальнейшего роста галактики.
В любых математических моделях обратная связь галактического ядра должна учитываться абсолютно на всех стадиях существования моделируемых галактик. “Если из существующих моделей убрать все связи галактики с активным ядром, то полученная картина будет сильно отличаться от того, что мы наблюдаем в реальности” – рассказывает Кристина Рамос (Cristina Ramos), ведущая ученая-астроном, – “Количество массивных галактик, полученное в результате расчетов таких неполноценных моделей, будет существенно больше того, что мы наблюдаем в окружающем нас пространстве”.
Изучение влияния активного галактического ядра на окружающую галактику крайне затруднено огромными расстояниями и временными масштабами происходящих процессов. Только первый этап процесса формирования активного галактического ядра может занимать время, во много раз превосходящее время существования Земли как планеты. И на этом фоне в галактическом ядре могут идти быстротекущие процессы, которые активны на протяжении от одного года до ста миллионов лет.
Однако ученые все же имеют возможность изучать процессы, связанные с деятельностью активного галактического ядра и работающих в его районе процессов обратной связи. Для этого используются наблюдения за различными галактиками, находящимися на разном удалении от Земли, которые находятся в различных фазах их существования. Одной из групп, занимающихся изучением галактических ядер, является группа из института Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), института Institute of Astronomy of the Universidad Catolica de Chile и других организаций. Эти ученые производят наблюдения за галактическими ядрами в диапазонах видимого, инфракрасного света и рентгеновского излучения при помощи астрономических инструментов Gran Telescopio CANARIAS (GTC), Very Large Array Interferometer (VLTI), NuSTAR, Swift/BAT и Suzaku.
А буквально недавно астрономы, использовав возможности радиотелескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), сделали первые в истории астрономии четкие снимки в диапазоне миллиметровых волн облаков материи в области активного ядра галактики NGC 1068. Данные с полученных снимков показали, что эти облака имеют форму диска, диаметр которого составляет порядка 7-10 парсек. В дополнение к регулярному вращению диска в целом, в его среде присутствуют и некруговые движения, вызванные влиянием извергаемых из ядра в окружающее пространство высокоскоростных потоков газа, высокоэнергетического излучения и частиц.
“Сейчас нам известно, что области галактических ядер имеют очень сложное строение и они более динамичны, чем это было принято считать несколько лет назад” – рассказывает Кристина Рамос, – “Эти компактные области сформированы газовыми и пылевыми облаками, окружающими черные дыры, а их свойства во многом зависят от уровня активности галактического ядра. Более того, галактическое ядро напрямую связано с окружающей галактикой при помощи потоков, обеспечивающих как приток, так и отток газа из центра галактики. Эти потоки, регулярно сменяющие друг друга, “кормят” центральную черную дыру и регулируют темпы рождения новых звезд в галактике”.