Зародыши чёрных дыр оказались больше, чем ожидалось

Сверхмассивная чёрная дыра в представлении художника

(иллюстрация ESO/M. Kornmesser).

Карликовая галактика NGC 4395, содержащая чёрные дыры

(фото NASA/JPL-Caltech).

Эволюция чёрных дыр по-прежнему остаётся загадкой для астрономов. Учёным пока плохо понятно, как светила трансформируются в космические объекты, масса которых в миллионы, а порой и в миллиарды раз превышают солнечную. Чтобы разобраться в этом процессе, исследователи обратились к новейшим данным, полученным инфракрасным телескопом NASA WISE.

Учёные сравнивают процесс формирования гигантской чёрной дыры с посадкой семян в почву, откуда прорастают маленькие саженцы, затем постепенно превращающиеся в крупные деревья. Однако эволюция чёрных дыр значительно сложнее. Эти объекты являются сверхплотным скоплением материи, фактически бездонными ямами, откуда ничто не может выбраться.

Диапазон масс чёрных дыр варьируется. Некоторые всего в несколько раз больше Солнца, тогда как другие, сверхмассивные чёрные дыры, могут в миллиард раз быть тяжелее нашей звезды. Такие объекты удерживают близ себя целые галактики, но почему это происходит и как появляются подобные небесные тела, до сих пор неизвестно.

Сверхмассивная чёрная дыра в представлении художника
(иллюстрация ESO/M. Kornmesser).

Команда исследователей, анализировавших данные телескопа WISE, изучала чёрные дыры в карликовых галактиках. В большинстве случаев эти звёздные структуры слабо эволюционируют и потому сегодня имеют почти первозданный вид по сравнению с более тяжёлыми звёздными системами. В некотором отношении они похожи на галактики, которыми изобиловала молодая Вселенная, а значит, их можно использовать в роли моделей для изучения эволюции древних сверхмассивных чёрных дыр.

Анализ инфракрасных снимков телескопа WISE показал, в каких карликовых галактиках видимой Вселенной могут скрываться интересующие учёных чёрные дыры. В отличие от видимого света инфракрасное излучение может проникать сквозь облака межзвёздной пыли, что очень полезно, когда изучаются отдалённые объекты.

Как сообщается в пресс-релизе NASA, чёрные дыры в карликовых галактиках могут иметь от тысячи до 10 тысяч солнечных масс, что значительно больше, чем полагали астрономы.

"Наши результаты показывают, что первичные семена сверхмассивных чёрных дыр сами по себе являются довольно массивными объектами", — говорит ведущий автор нового исследования Собита Сатейапал (Shobita Satyapal) из университета Джорджа Мэйсона, чья статья в соавторстве с коллегами вышла с журнале Astrophysical Journal.

Карликовая галактика NGC 4395, содержащая чёрные дыры
(фото NASA/JPL-Caltech).

Новые результаты являются контраргументом для одной популярной теории о росте чёрных дыр, согласно которой объекты увеличиваются в размере лишь при столкновениях галактик. На заре существования Вселенной, галактики, скорее всего, постоянно сталкивались друг с другом и сливались воедино. Вполне возможно, что чёрные дыры также сливались друг с другом и таким образом росли. В таком случае сверхмассивные чёрные дыры являются результатом серии простых столкновений одних галактик с другими.

Но тот факт, что в карликовых галактиках также присутствуют массивные чёрные дыры, опровергает гипотезу о том, что "мёртвые звёзды" накопили массу в ходе слияния одной галактики с другой — уж слишком малы эти звёздные скопления для того, чтобы быть результатом слияния двух галактик.

Вместо этого, предполагают учёные, сверхмассивные чёрные дыры могли впервые сформироваться на очень ранних этапах развития Вселенной, накапливать вещество из окружающего газа и расти одновременно с галактиками и кластерами.

"Мы до сих пор не понимаем, как формируются гигантские центры галактик, но обнаружение массивных чёрных дыр в карликовых звёздных системах указывает на то, что они сформировались задолго до того, как галактики начали сталкиваться друг с другом и сливаться воедино", — заключает Сатейапал.

Также по теме:
Учёные из США обнаружили самые массивные чёрные дыры Вселенной
Астрофизики готовы перевернуть представления о черных дырах
Дуэт массивных чёрных дыр вальсирует в центре далёкой галактики
Крошечная чёрная дыра испускает нехарактерный для себя свет
Чёрные дыры могут быть бессмертны
Обнаружена черная дыра-младенец