Струи активных ядер галактик предотвращают остывание газа в скоплениях — моделирование
Международная группа астрофизиков представила новое исследование, посвящённое механизмам нагрева межгалактической среды в скоплениях галактик. Работа, выполненная в рамках проекта PICO-Cluster, опубликована на сервере arXiv. Учёные смоделировали формиование скоплений с холодным ядром, где газ внутри должен быстро остывать, но этого не происходит благодаря обратной связи от активных ядер галактик (АЯГ).
В исследовании сравнивались три типа симуляций: космологические с явным включением струй от АЯГ, космологические с кинетической обратной связью по схеме IllustrisTNG и изолированные симуляции одиночных скоплений со струями. Только модели с явным описанием джетов показали хорошее согласие с наблюдаемыми профилями плотности и температуры газа.
Ключевой результат: во всех симуляциях нагрев от АЯГ примерно компенсирует потери на охлаждение, подавляя звездообразование. Однако наиболее существенные различия выявились в динамике газа на расстояниях более 50 килопарсек от центра. На таких масштабах движение газа определяется не струями центральной галактики, а гравитационным влиянием галактик-спутников.
Кроме того, космологические симуляции показали наличие тёплого газа (с температурой ниже 100 тысяч кельвинов) за пределами ядра, тогда как в изолированных моделях такой газ отсутствовал. Это указывает на то, что иерархическое формирование скоплений — слияния и аккреция — играет решающую роль в создании многофазной структуры межгалактической среды.
Авторы подчёркивают, что для корректного моделирования динамики и термодинамики межгалактической среды необходимо учитывать как обратную связь от активных ядер, так и космологическую историю сборки скоплений. Саморегуляция системы, в свою очередь, зависит от роста центральной сверхмассивной чёрной дыры в ходе слияний галактик.
Исследование вносит важный вклад в понимание того, как скопления галактик поддерживают равновесие на протяжении миллиардов лет. Полученные данные помогут уточнить модели эволюции крупномасштабной структуры Вселенной.
