Головна / Всесвіт / Вчені знайшли галактику з рекордно легкою «надмасивною чорною дірою»

Вчені знайшли галактику з рекордно легкою «надмасивною чорною дірою»

Центр карликової галактики NGC 4395 населяє вкрай незвичайна «надмасивна» чорна діра, чия маса виявилася рекордно низькою – вона важче Сонця всього в 9-11 тисяч разів. Це ставить під сумнів поточні теорії формування подібних об’єктів, пишуть вчені в журналі Nature Astronomy.

«Ми майже нічого не знаємо про те, як поводяться чорні діри в центрах невеликих або карликових галактик. Ба більше, ми навіть не знаємо, чи існують подібні об’єкти в цих скупченнях зірок. Їх відкриття і вивчення допоможе нам зрозуміти, як виникли найбільші чорні діри у перші дні життя Всесвіту», — розповідає Олена Галло (Elena Gallo) з університету штату Мічиган в Енн-Арбор (США).

Як сьогодні вважають астрономи, в центрі кожної галактики мешкає надмасивна чорна діра, яка безперервно поглинає розпечений газ і пил з диска акреції, кільцеподібного скупчення матерії, що безпосередньо оточує її. Частина цього газу і пилу, що викидається чорною дірою у вигляді джетів, тонких пучків газу, розігнані майже до швидкості світла і які виділяють величезні кількості енергії у вигляді світла і рентгена.

Астрономи вважають, що між масами таких чорних дір і центральних областей галактик, так званого «балджа», існує пряме співвідношення, рівне приблизно 1/8 або 1/10. Відповідно, невидимий об’єкт в їх центрі повинен бути приблизно в 20-100 разів легше, ніж весь «зоряний мегаполіс» в цілому.

Недавно вчені виявили натяки на те, що це правило не дотримується для багатьох галактик, які існували в перші доби життя Всесвіту, а також для деяких особливо тьмяних і невеликих карликових скупчень зірок, які переховуються в порожнечі між Чумацьким Шляхом і його найближчими «сусідами».

Галло і її колеги підтвердили, що карликові галактики вибиваються з цього тренду, спостерігаючи за NGC 4395, найбільш тьмяним квазаром в найближчих околицях Чумацького Шляху. Він являє собою мініатюрну галактику, розташовану в сузір’ї Гончих Псів на відстані в 11 мільйонів світлових років від Землі.

Як показали перші спостереження за цим об’єктом, маса цього об’єкта була всього в 100 мільйонів разів вище, ніж у Сонця, і при цьому в його центрі жила дуже невелика чорна діра, яка була в 400 тисяч разів важче нашого світила.

Ці оцінки, як відзначають автори статті, були дуже попередніми і неточними з трьох простих причин. Низька яскравість NGC 4395, її невеликі розміри і незрозуміла форма не дозволяли вченим зрозуміти, де закінчується гравітаційна «сфера впливу» цієї галактики і обчислити швидкість руху зірок навколо її центру.

Американські астрономи спробували виправити цей недолік, не спостерігаючи за світилами в NGC 4395, а за випромінюванням, яка породжувалася диском акреції чорної діри. Його, як пояснює Галло, оточує ще один «бублик» з більш холодної матерії, так звана область широких спектральних ліній, з яким постійно стикається випромінювання, що виробляється розігрітою матерією чорної діри.

Відстань між ними, як зараз вважають астрономи, безпосередньо залежить від маси чорної діри – чим вона більша, тим ширше буде зона порожнечі між двома «бубликами» з газу і пилу. Відповідно, спостерігаючи за тим, як швидко змінюється випромінювання того й іншого об’єкта, можна обчислити масу невидимого жителя центру NGC 4395 або будь-якої іншої галактики з рекордно високою точністю.

Коли вчені провели перші подібні виміри за допомогою дюжини наземних телескопів, їх чекав сюрприз – виявилося, що чорна діра і її «бублики» в центрі карликової галактики були несподівано маленькими. Її маса, за словами Галло, опинилася в 40 разів менше, ніж вважали раніше астрофізики, що робить її найбільш невеликою надмасивною чорною дірою, відомою вченим.

Подібні оцінки, як відзначають дослідники, зближують її не з типовими мешканками центрів галактик, а з так званими «чорними дірами проміжної маси». Подібні об’єкти сьогодні вважаються своєрідними «зародками» надмасивних чорних дір, з яких виникли великі сингулярності в результаті злиття в перші доби життя Всесвіту.

Якщо це дійсно так, то чорна діра в центрі NGC 4395 повинна була зупинитися у розвитку в далекому минулому, ще до народження всіх оточуючих її світил, і майже не поглинати газу в наступні епохи. Як астрономи сподіваються, відкриття інших подібних чорних дір допоможе їм перевірити, чи так це насправді.