Scienty

Фото: img.freepik.com

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 продвигает наше понимание того, как возникли сверхмассивные черные дыры. На данный момент существует два основных подхода к объяснению их формирования. Одна из них предполагает, что они возникают сразу в большом размере, вследствие непосредственного сжатия колоссальных газовых облаков. Альтернативная гипотеза утверждает, что они постепенно увеличиваются в массе, начиная с небольшого размера, подобно черным дырам звездной массы, которые образуются в результате коллапса массивных звезд.

Если бы вторая гипотеза оказалась верной, то черные дыры должны были бы встречаться и в карликовых галактиках, ведь массивные звезды, из которых они формируются, возникают повсеместно. Однако отсутствие признаков черных дыр во многих из этих галактик указывает на другую возможность: самые массивные черные дыры возникают с уже сформировавшейся значительной массой, что облегчает их образование 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.

Представленные данные оказывают влияние на прогнозы будущих астрофизических исследований. Если значительное число карликовых галактик не содержат черных дыр, то количество слияний этих черных дыр будет уменьшено. В результате ожидаемое число соответствующих гравитационно-волновых сигналов для регистрирующих устройств, включая планируемую космическую миссию LISA Европейского космического агентства, снизится. Также станет реже наблюдаться приливное разрушение, когда звезда, приблизившись на опасное расстояние к черной дыре, разрывается под действием ее гравитации.

В будущем, благодаря развитию более совершенных телескопов, вероятно, удастся выявить слабые и малоразмерные черные дыры, которые остаются невидимыми на сегодняшний день. Однако имеющиеся данные, полученные с помощью телескопа «Чандра», убедительно демонстрируют, что многие небольшие галактики действительно существуют без подобных объектов. Этот вывод побуждает переосмыслить концепцию обязательного 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.