Новые достижения в теории образования сверхмассивных черных дыр

Масса сверхмассивных черных дыр варьируется от миллионов до миллиардов солнечных масс. Удивительно, но некоторые из этих черных дыр образовались менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Понимание того, как черные дыры образовались и выросли до такой огромной массы за такой короткий период времени, всегда было важной темой в современной астрофизике.

Исследовательская группа, состоящая из Чи-Хонг Линя и Ке-Юнг Чена из Института астрономии и астрофизики Academia Sinica (ASIAA) и Чорнг-Юан Хванга из Института астрономии Национального центрального университета, добилась значительных успехов в теории образования сверхмассивных черных дыр. Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal.

Команда использовала моделирование слияния галактик с высоким разрешением для исследования роста сверхмассивных черных дыр и их влияния на галактики. Введя новую модель молекулярных облаков, они обнаружили, что рост черных дыр в основном происходит за счет аккреции молекулярных облаков во время слияния галактик.

^{Рис. 1. (Слева) Arp 148 — галактика со своеобразной структурой, образовавшейся после столкновения двух галактик, где большое количество вещества попадает в центр галактик, что приводит к ее уникальному внешнему виду. Авторы и права: НАСА, ЕКА, команда наследия Хаббла. (Справа) Моделирование формирования Arp 148. Когда две дисковые галактики сталкиваются лоб в лоб, значительное количество молекулярных облаков аккрецируется в центральную область, обеспечивая топливо для центральной черной дыры. Одновременно этот процесс вызывает всплеск звездообразования в центральной области галактики. Эти результаты моделирования хорошо согласуются с наблюдаемыми особенностями Arp 148. Предоставлено: Chi-Hong Lin/ASIAA.}

Благодаря динамике гравитационных сил массивные молекулярные облака могут эффективно падать в центр галактики по сравнению с нейтральными и ионизированными газами, быстро увеличивая скорость образования звезд в галактике и обеспечивая необходимые питательные вещества для быстрого роста черной дыры.

Это позволяет черным дырам, которые первоначально имели массу всего в несколько миллионов солнечных, вырасти до миллиардов солнечных масс за несколько сотен миллионов лет, успешно объясняя наблюдаемые свойства слияния галактик и их черных дыр.

«Это исследование демонстрирует возможный механизм быстрого роста черных дыр и раскрывает важность молекулярных облаков при слиянии галактик», — сказал Ке-Юнг Чен.

«Результаты наших исследований могут дать людям более глубокое понимание эволюции галактик. Мы ожидаем, что будет больше результатов наблюдений, подтверждающих наш вывод», — сказал ведущий автор Чи-Хонг Лин.