Новое исследование: карликовые галактики могут существовать без сверхмассивных черных дыр

Новости МирТесен

Анализ, проведенный на основе более чем двадцати лет наблюдений, сделанных рентгеновской обсерваторией NASA «Чандра», показал, что у многих небольших галактик может отсутствовать сверхмассивная черная дыра в центре. Этот вывод противоречит общепринятому мнению, согласно которому практически все галактики, независимо от их размера, содержат в своем ядре массивный объект такого рода.

Астрономы провели исследование, охватив более 1600 галактик – от гигантов, превосходящих по массе Млечный Путь, до карликовых, обладающих гораздо меньшей массой. Результаты показали, что яркий источник рентгеновского излучения в центре, указывающий на наличие активной сверхмассивной черной дыры, обнаружен более чем у 90% самых крупных галактик. Однако для самых маленьких галактик, масса которых сопоставима с массой Большого Магелланова Облака или меньше, картина выглядит иначе: лишь около 30% из них проявляют подобные признаки.

Рентгеновское излучение возникает в результате нагрева газа, падающего на черную дыру, до очень высоких температур. Его отсутствие может быть вызвано двумя факторами: либо черная дыра существует, но ее активность недостаточна для обнаружения, либо ее там нет. Ученые проанализировали оба сценария, однако, по их мнению, более вероятен второй: у значительного числа небольших галактик, вероятно, отсутствует центральная черная дыра.

Данное открытие существенно расширяет наши представления о том, как возникли сверхмассивные черные дыры. На сегодняшний день существует два основных подхода к объяснению их формирования. Один из них предполагает, что они возникают сразу в большом размере, в результате гравитационного сжатия массивных газовых облаков. Другой вариант заключается в том, что они постепенно увеличиваются в массе, начиная с небольшого размера, подобно черным дырам звездной массы, которые образуются в конечном итоге после коллапса массивных звезд.

Если бы вторая гипотеза оказалась верной, то черные дыры должны были бы встречаться и в карликовых галактиках, поскольку массивные звезды, способные к их образованию, формируются повсеместно. Но тот факт, что многие из этих галактик не демонстрируют признаков наличия черной дыры, указывает на другую возможность: самые массивные черные дыры формируются с уже имеющейся значительной массой, что облегчает их появление в более крупных и плотных галактиках.

Результаты исследования позволяют предположить, что сверхмассивные черные дыры встречаются реже, чем предполагалось ранее, особенно в галактиках с небольшой массой. Это вносит коррективы в понимание процессов их формирования и развития, в особенности на заре существования Вселенной, в первые миллиарды лет после Большого Взрыва.

Выявленные данные оказывают влияние на прогнозы будущих астрофизических исследований. В случае, если большое количество карликовых галактик не содержат черных дыр, количество слияний этих черных дыр будет уменьшаться. Это влечет за собой снижение прогнозируемого числа соответствующих гравитационных волн для регистрирующих устройств, включая планируемую космическую миссию LISA Европейского космического агентства. Также, события приливного разрушения, когда звезда, сблизившись на опасное расстояние с черной дырой, раскалывается под действием ее гравитации, будут происходить реже.

Современные, более совершенные телескопы, вероятно, позволят выявить слабые и малоразмерные черные дыры, которые остаются невидимыми на данный момент. Тем не менее, имеющиеся данные, полученные с помощью телескопа «Чандра», убедительно демонстрируют, что многие небольшие галактики действительно существуют без подобных объектов. Этот вывод побуждает пересмотреть устоявшуюся концепцию о необходимости наличия сверхмассивной черной дыры в центре каждой галактики и открывает новые возможности для исследования происхождения этих таинственных образований.

Исследование было в журнале The Astrophysical Journal.