Ученые нашли галактику с рекордно легкой «сверхмассивной черной дырой»

Ученые нашли галактику с рекордно легкой «сверхмассивной черной дырой»

Центр карликовой галактики NGC 4395 населяет крайне необычная «сверхмассивная» черная дыра, чья масса оказалась рекордно низкой - она ​​тяжелее Солнца всего в 9-11 тысяч раз. Это ставит под сомнение текущие теории формирования подобных объектов, пишут ученые в журнале Nature Astronomy.

«Мы почти ничего не знаем о том, как ведут себя черные дыры в центрах небольших или карликовых галактик. Более того, мы даже не знаем, существуют ли подобные объекты в этих скоплениях звезд. Их открытие и изучение поможет нам понять, как возникли самые черные дыры в первые дни жизни Вселенной », - рассказывает Елена Галло (Elena Gallo) из университета штата Мичиган в Энн-Арбор (США).

Как сегодня считают астрономы, в центре каждой галактики живет сверхмассивная черная дыра, которая непрерывно поглощает раскаленный газ и пыль с диска аккреции, кольцеобразного скопления материи, которая непосредственно окружает ее. Часть этого газа и пыли, выбрасываемой черной дырой в виде джетов, тонких пучков газа, разогнанные почти до скорости света и выделяющие огромные количества энергии в виде света и рентгена.

Астрономы считают, что между массами таких черных дыр и центральных областей галактик, так называемого «балджа», существует прямое соотношение, равное примерно 1/8 или 1/10. Соответственно, невидимый объект в их центре должен быть примерно в 20-100 раз легче, чем весь «звездный мегаполис» в целом.

Недавно ученые обнаружили намеки на то, что это правило не соблюдается для многих галактик, которые существовали в первые сутки жизни Вселенной, а также для некоторых особо тусклых и небольших карликовых скоплений звезд, которые скрываются в пустоте между Млечным Путем и его ближайшими «соседями».

Галло и его коллеги подтвердили, что карликовые галактики выбиваются из этого тренда, наблюдая за NGC 4395, наиболее тусклым квазаром в ближайших окрестностях Млечного Пути. Он представляет собой миниатюрную галактику, расположенную в созвездии Гончих Псов на расстоянии в 11000000 световых лет от Земли.

Как показали первые наблюдения за этим объектом, масса этого объекта была всего в 100 000 000 раз выше, чем у Солнца, и при этом в его центре жила очень небольшая черная дыра, которая была в 400000 раз тяжелее нашего светила.

Эти оценки, как отмечают авторы статьи, были очень предварительным и неточными из трех простых причин. Низкая яркость NGC 4395, ее небольшие размеры и непонятная форма не позволяли ученым понять, где заканчивается гравитационная «сфера влияния» этой галактики и вычислить скорость движения звезд вокруг ее центра.

Американские астрономы попытались исправить этот недостаток, не наблюдая за светилами в NGC 4395, а за излучением, которая порождалась диском аккреции черной дыры. Его, как объясняет Галло, окружает еще один «бублик» с более холодной материи, так называемая область широких спектральных линий, с которым постоянно сталкивается излучения разогретой материей черной дыры.

Расстояние между ними, как сейчас считают астрономы, напрямую зависит от массы черной дыры - чем она больше, тем шире будет зона пустоты между двумя «баранками» по газу и пыли. Соответственно, наблюдая за тем, как быстро меняется излучения того и другого объекта, можно вычислить массу невидимого жителя центра NGC 4395 или любой другой галактики с рекордно высокой точностью.

Когда ученые провели первые подобные измерения с помощью дюжины наземных телескопов, их ждал сюрприз - оказалось, что черная дыра и ее «баранки» в центре карликовой галактики были неожиданно маленькими. Ее масса, по словам Галло, оказалась в 40 раз меньше, чем считали ранее астрофизики, что делает ее наиболее небольшой сверхмассивной черной дырой, известной ученым.

Подобные оценки, как отмечают исследователи, сближают ее не из типичными жительницами центров галактик, а с так называемыми «черными дырами промежуточной массы». Подобные объекты сегодня считаются своеобразными «зародышами» сверхмассивных черных дыр, из которых возникли большие сингулярности в результате слияния в первые сутки жизни Вселенной.

Если это действительно так, то черная дыра в центре NGC 4395 должна была остановиться в развитии в далеком прошлом, еще до рождения всех окружающих ее светил, и почти не поглощать газа в последующие эпохи. Как астрономы надеются, открытие других подобных черных дыр поможет им проверить, так ли это на самом деле.

Текст: Т. Сокот