Находка астрономов — ключ к тайнам сверхмассивной черной дыры в Млечном пути

Принято считать, что Млечный Путь — гигантская спиральная галактика, которая появилась в результате слияния карликовых галактик. Так, Магеллановы Облака— это карликовые галактики, спутники нашей, связанные с ней гравитационным взаимодействием, и в будущем они с ней сольются. При этом каждый из карликов, вероятно, содержит в центре массивную черную дыру, в десятки или сотни тысяч раз превышающую массу Солнца, и ей тоже в будущем предопределено поглощение сверхмассивной черной дырой Млечного Пути.

Однако нет данных, насколько часто карликовые галактики содержат массивную черную дыру. Поэтому астрономы не могут до конца понять, как происходит слияние черных дыр и галактик.

Недавно опубликованное в Astrophysical Journal исследование открывает перед учеными пути для обнаружения десятков черных дыр промежуточной массы. В частности, оно ставит под сомнение традиционное утверждение о том, что черные дыры промежуточной массы в определенном диапазоне либо не существуют, либо существуют, но не могут быть обнаружены современными технологиями. Работа выявила, что массивные черные дыры встречаются в карликовых галактиках во много раз чаще, чем предполагалось.

Невозможность увидеть черную дыру усложняет их изучение. Ученые наблюдают за черными дырами, основываясь на активности, происходящей вокруг них, например, на поглощении окружающей их материи (газа и звездной пыли) посредством гравитационного притяжения во время их активного роста и, как следствие, яркого свечения. Однако этот тип активности черных дыр трудно отличить от аналогичной активности ярких молодых звезд.

Чтобы различить их, используются диагностические тесты на основе подробных характеристик видимого света. При этом третий тест более чувствителен к типичным свойствам карликов, чем первые два: их простому составу (обычно это первичный водород и гелий) и высокой скорости звездообразования.

Когда авторы исследования применили эти тесты к данным обзора галактик, то два теста показывали, что происходит рост черных дыр, а третий говорил только о звездообразовании. Тогда астрономы предположили, что исследуемые объекты могут быть неоткрытыми черными дырами в карликовых галактиках.

Исследователи прибегли к теоретическому моделированию, и оно подтвердило это подозрение: наблюдаемая неоднозначность — это именно то, что предсказано моделированием для изначального состава карликовой галактики с высоким уровнем звездообразования, содержащей растущую массивную черную дыру.

Заключительный шаг в исследовании включал в себя поиск галактик в обзорах, которые точно соответствовали критериям. По словам самих авторов работы, они были ошеломлены, когда перепись растущих черных дыр показала, что новый вид практически всегда обнаруживается в карликовых галактиках, и это более 80% все растущих черных дыр.

Чтобы удостовериться в открытии, астрономы пытались отыскать альтернативные объяснения своей находке — образование звезд, неопределенность моделирования и даже экзотическую астрофизику. Однако они сделали вывод, что идентифицированные в ходе переписи черные дыры — реальны, и они выступают основными строительными блоками сверхмассивных черных дыр, схожих с той, что находится в Млечном Пути.

В настоящее время идет работа над тем, чтобы выявить новые черные дыры средней массы в карликовых галактиках. Это знание позволит заполнить пробелы в понимании эволюции Вселенной.