Совершен прорыв в расшифровке рождения сверхмассивных черных дыр

Исследовательская группа во главе с учеными из Университета Кардиффа не уверена в том, были ли сверхмассивные черные дыры образованы в экстремальных условиях вскоре после Большого взрыва, во время прямого коллапса, или возникли намного позже из «начальных» черных дыр, которые возникли в результате гибели массивных звезд.

При первом варианте сверхмассивные черные дыры родились бы с чрезвычайно большими массами (в сотни тысяч или миллионы раз массивнее Солнца) и у них был бы фиксированный минимальный размер.

При правильности второго, сверхмассивные черные дыры рождались бы относительно небольшими, примерно в 100 раз больше массы Солнца, и росли бы постепенно, питаясь звездами и газовыми облаками вокруг них.

Астрономы давно стремятся найти сверхмассивные черные дыры с наименьшей массой, которые станут недостающими звеньями, необходимыми для расшифровки этой дилеммы.

В своем исследовании команда ученых раздвинула границы, обнажив одну из наименьших по массе сверхмассивных черных дыр, когда-либо наблюдавшихся в центре близлежащей галактики, вес которой меньше чем в миллион раз превышает массу Солнца.

Сверхмассивная черная дыра расположена в галактике, известной как Призрак Мираха (NGC 404), из-за её непосредственной близости от очень яркой звезды Мирах, дающей ей призрачную тень.

Результаты были получены с использованием новой методики при работе с комплексом радиотелескопов (ALMA), расположенного высоко на плато Чайнантор в Чилийских Андах, который используется для изучения света некоторых из самых холодных объектов во Вселенной.

«Кажется, что сверхмассивная черная дыра в Призраке Мираха имеет массу в пределах диапазона, предсказанного моделями прямого коллапса», - сообщает Тим Дэвис из Школы физики и астрономии Кардиффского университета. «Известно, что сейчас она активна и поглощает газ, поэтому некоторые из наиболее экстремальных моделей прямого коллапса, которые производят только очень сверхмассивные черные дыры, не могут быть правдой.

Одного этого недостаточно для точного определения разницы между «начальными дырами» и прямым коллапсом, сначала нужно понять всю статистику, но это огромный шаг в правильном направлении».

Черные дыры - это объекты, которые обрушились под действием силы тяжести, оставляя после себя маленькие, но невероятно плотные области пространства, которые ничто не может покинуть. Сверхмассивная черная дыра - это самый большой тип черной дыры, который может быть в сотни тысяч, если не в миллиарды, больше массы Солнца.

Считается, что почти все большие галактики содержат сверхмассивную черную дыру в центре.

«Сверхмассивные черные дыры были обнаружены в очень далеких галактиках, поскольку они появились всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва», - сказал доктор Марк Сарзи из Обсерватории и планетария Арма. «Это говорит о том, что, по крайней мере, некоторые сверхмассивные черные дыры могли бы стать очень массивными за очень короткое время, что трудно объяснить в соответствии с моделями формирования и эволюции галактик. Все черные дыры растут, когда поглощают газовые облака и разрушают звезды, оказавшиеся слишком близко к ним, но у некоторых из них более активная жизнь. Поэтому поиск самых маленьких сверхмассивных черных дыр в близлежащих галактиках может помочь нам понять, как они рождаются».

В исследовании международная команда использовала совершенно новые методы, чтобы приблизиться к сердцу маленькой соседней галактики NGC 404, что позволило им наблюдать вихревые газовые облака, которые окружали сверхмассивную черную дыру в центре.

Телескоп ALMA позволил команде рассмотреть газовые облака в самом сердце галактики и сделать карту с самым высоким разрешением их созданных по другой галактике.

Возможность наблюдать за этой галактикой с таким высоким разрешением позволила команде преодолеть десятилетия противоречивых результатов и раскрыть истинную природу сверхмассивных черных дыр в центре галактики.

«Наше исследование показывает, что с помощью этой новой техники мы действительно можем начать исследовать как свойства, так и происхождение этих таинственных объектов», - комментирует Дэвис. «Если для сверхмассивной черной дыры существует минимальная масса, мы ее еще не нашли».

Результаты исследования были опубликованы сегодня в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.