Астрономы нашли галактики, в которых нет черных дыр
Команда астрономов из Мичиганского университета и других научных центров представила результаты крупного исследования, опубликованного в Astrophysical Journal, которое может изменить представления о том, как формируются сверхмассивные черные дыры.
Ученые изучили свыше полутора тысяч галактик, используя двадцатилетний архив рентгеновской обсерватории Chandra. Анализ выявил удивительный факт. Большая часть небольших галактик не показывает никаких следов центральной черной дыры. На изображениях, полученных в оптическом диапазоне (SDSS), и в рентгеновских данных «Чандры» представлены две ключевые галактики выборки. Одна из них, NGC 6278, по размерам близка к Млечному Пути и обладает ярким рентгеновским источником в центре, что говорит о существовании массивной черной дыры. Другая, более компактная PGC 039620, рентгеновских сигналов не демонстрирует, а это означает, что в ее ядре нет убедительного следа черной дыры.
Что показали наблюдения
Малые галактики, которые не показывают рентгеновских сигналов, может вообще не иметь черной дыры в центре, или она слишком маленькая, чтобы ее можно было зафиксировать.
Исследователи пришли к выводу, что среди небольших галактик черные дыры встречаются гораздо реже. По подсчетам, лишь около трети карликовых систем имеют такие объекты в центре. В массивных же галактиках вероятность их обнаружения превышает 90 %.
Руководитель работы Фань Цзоу отметил: «Это не просто подсчет. Наше исследование дает подсказки о том, как рождаются сверхмассивные черные дыры. Небольшие галактики можно рассматривать как естественные "архивы", так как они заметно меньше менялись с древних эпох, сохранив черты ранней Вселенной».
Соавтор Анил Сет объясняет, что редкое появление рентгеновских источников в малых галактиках логично. По его словам, процессы, которые ведут к «рождению» огромных черных дыр, заметнее в наиболее массивных системах, где плотность материи выше.
Две гипотезы рождения гигантов
Существует два подхода к объяснению происхождения сверхмассивных черных дыр. Один предполагает их медленный рост из останков гигантских звезд. Второй говорит о возможности прямого коллапса огромных газовых облаков, что создает сразу очень тяжелый объект. Новые данные больше соответствуют второй идее, ведь дефицит черных дыр в маленьких галактиках выглядит слишком большим, чтобы объяснять его только слабой рентгеновской яркостью.
Елена Галло, участвовавшая в исследовании, подчеркивает: «Наш статистический анализ позволяет нам утверждать, что вероятность отсутствия черных дыр значительно выше».
Команда учитывала не только факт наличия или отсутствия рентгена, но и влияние количества газа, которое черная дыра могла бы поглощать. Даже с учетом этих поправок часть галактик по-прежнему выглядела пустой.
«Пропавшие» рентгеновские сигналы
Обычно материя, падая на черную дыру, нагревается и излучает рентгеновские лучи. Именно поэтому массивные галактики легко обнаружить в рентгеновском диапазоне. Но карликовые системы с массой менее трех миллиардов солнечных масс показали себя иначе. Если сравнивать их с Млечным Путем, у которого масса примерно в 20 раз выше, становится понятно, почему слабые источники могли бы остаться незамеченными. Однако этого объяснения оказалось недостаточно, и исследователи увидели дополнительный дефицит, указывающий на отсутствие самих объектов.
Будущая миссия — космическая лазерная интерферометрическая антенна, которую планируют запустить в следующем десятилетии, — может уточнить количество черных дыр в малых галактиках.
Елена Галло подытожила: «Эти технологи и плоды человеческой изобретательности, дали нам понимание Вселенной и нашего места в ней. Это исследование — лишь крошечная часть того, что удалось открыть».