Галактики таят в себе сотни миллиардов звёзд, но для их рождения требуется холодная, плотная газовая масса. Вселенная вокруг видимой части галактики образует огромный резервуар вещества — окружающая галактическая среда CGM. Этот запас газa может со временем остывать, течь внутрь и формировать новые звезды, поэтому CGM играет важную роль в долгосрочной эволюции галактик. Однако астрономы сталкиваются с загадкой: если вокруг галактик столько материи, почему звезды не образуются гораздо активнее? Что-то мешает газу остывать и уходить внутрь галактики.

Новое исследование под руководством Санджайете Бортхакура из Университета штата Аризона и Намраты Рой (ныне в Raman Research Institute) предлагает одну из возможных причин: узкие джеты из очень горячей плазмы, запускаемые сверхмассивными черными дырами в центрах галактик, могут влиять на газ далеко за пределами визуальной части галактики, нарушая резервуар материала и тем самым сдерживая или изменяя будущий рост звёзд. Результаты опубликованы в Astrophysical Journal Letters.

Чтобы проверить гипотезу, учёные исследовали активные черные дыры, которые генерируют мощные джеты. Эти узкие потоки горячей, быстро движущейся плазмы могут простираться за пределы видимой границы галактики. Команда искала сигналы изменения ионизационного состояния газа в CGM, в частности слабое свечение от ионизированного водорода H‑α. Чтобы зафиксировать слабые сигналы, использовали обобщённые данные сотен галактик с активными джетами: DESI-обсервацию вместе с радиочетательными измерениями LoTSS.

Впервые оказалось, что сигналы H‑α слабые при усреднении данных по всем направлениям вокруг галактики, тогда как вдоль направления радиожета они становятся заметнее и проще для обнаружения. Это указывает на то, что газ не светится одинаково во всех направлениях: наиболее ярким он становится вдоль пути джета. Джет действует не как лампа, освещающая всё вокруг, а как концентрированный луч, заставляющий газ светиться по траектории.

Полученные результаты говорят о том, что джеты черных дыр влияют на газ в CGM весьма направленно. Газ становится более ионизированным и ярким именно там, где проходит джет. Учёные также зафиксировали две области с особенно ярким свечением H‑α: одна ближе к галактике, где джет впервые встречает CGM, и другая дальше — у внешнего края CGM, где джет, судя по данным, отдаёт большую часть своей энергии. Эти находки демонстрируют, как джеты могут менять окружение галактики на огромных расстояниях и влиять на её развитие, в том числе на темпы формирования звёзд.

По сути, исследование даёт одну из нагляднейших доказательств того, что сверхмассивные черные дыры могут оказывать влияние на галактики далеко за пределами их центра. Нагрев, перемешивание и нарушение газа в CGM мешают газу остывать и возвращаться к галактике, снижая запас холодного газа — топлива для звёздообразования. Таким образом джеты могут тормозить рост галактики и со временем переводить её в более спокойное состояние с низким уровнем звёздообразования. Влияние черной дыры выходит за пределы ядра и может формировать долгосрочную судьбу целой системы.