Сверхмассивные черные дыры могут иметь сравнительно скромное происхождение, говорит исследование

Все мы знаем, что в центре нашей галактики существует огромная черная дыра. Он называется Стрелец A* (сокращенно Sgr A*) и имеет массу 4 миллиона солнц. Несколько недель назад мы видели его радиоизображение, показывающее его аккреционный диск.

Итак, мы знаем, что он там. Астрономы могут наметить его действия, когда он время от времени поглощает материю, и они могут увидеть, как он влияет на близлежащие звезды.

Астрономы все еще пытаются понять, как образовался Стрелец A*.

Ответ выглядит так, как будто он связан с меньшими черными дырами, особенно из так называемых карликовых галактик. Согласно статье, опубликованной на прошлой неделе в The Astrophysical Journal астрономами из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле, их там целая сокровищница.

Эти штуки находятся внутри многих карликов и могут обеспечить недостающее звено роста сверхмассивных черных дыр в более крупных галактиках.

Массивные (и сверхмассивные) черные дыры и их логова

Итак, давайте углубимся в это немного больше, начнем со сверхмассивных черных дыр.

Они скрываются в сердцах многих, многих галактик. Эти монстры имеют массу в миллионы или миллиарды солнечных. Как они стали такими большими?

Ответ связан с темой, которую мы видим в астрономии и планетологии: иерархическими моделями. Это причудливый способ сказать, что большие вещи создаются из меньших вещей.

Например, планеты начинаются как пылинки, которые слипаются друг с другом, образуя камни, которые сталкиваясь друг с другом, создают астероиды, которые сталкиваются, создавая планетезимали, которые сверкают. друг на друга, образуя планеты.

Формирование галактик также имеет свою собственную иерархическую модель. Что создает один из этих звездных городов? Галактики, подобные Млечному Пути, начинались как скопление газа в ранней Вселенной.

Этот газ формировал звезды, которые развивались, умирали и распространяли свой материал, помогая создавать новые поколения звезд (и их планет). ).

Во многих смыслах карликовые галактики больше похожи на первичные галактики, чем на эволюционировавшие спирали и эллиптические галактики.

Хорошо, поэтому мы упростили здесь, чтобы взглянуть на сложная тема, занимающая целые учебники. И это еще до того, как мы доберемся до слияния галактик.

Выращивание большой галактики из маленьких

Давайте посмотрим на прошлое Млечного Пути более внимательно. Он имеет обширную историю слияний, насчитывающую миллиарды лет. Он появился в младенчестве (возможно, это был карлик) около 14 миллиардов лет назад. Другие маленькие слились с ним.

В конце концов, мы получили родную галактику, которую мы все знаем и любим сегодня. (И давайте не будем забывать, что она фактически сольется с Галактикой Андромеды через несколько миллиардов лет.)

Итак, те маленькие ребята, которые слились, чтобы образовать нынешний Млечный Путь; велика вероятность, что некоторые из них были карликами. Это маленькие родственники больших спиралей и эллиптических тренажеров. Типичный имеет от тысячи до миллиарда звезд и имеет неправильную форму.

Их звезды, как говорят астрономы, «бедны металлами» (имеется в виду, что они в основном состоят из водорода и гелия). И эти странные маленькие галактики роятся вокруг более крупных, как светлячки. Иногда их даже ловят и проглатывают.

В Млечном Пути их около 20, вращающихся вокруг него. Один из них — карлик-Стрелец — каннибализируется, пока вы читаете это. Он много раз совершал путешествие через нашу галактику.

Похоже, карликовые галактики, подобные этой, могут иметь так называемые «растущие черные дыры» как часть своей структуры. Откуда нам это знать? Астрономы нашли способы исследовать близлежащую Вселенную, чтобы найти кандидата в карликовые галактики с такими растущими черными дырами.

Finding Black Дыры во всех маленьких местах

Команда из Северной Каролины на самом деле нашла несколько таких карликов. Все началось с того, что они задали вопрос: откуда берутся сверхмассивные черные дыры?

Ответ, похоже, заключается в том, что они растут в результате столкновений с другими черными дырами. Это имеет смысл с точки зрения иерархической модели.

Небольшие черные дыры звездной массы могут столкнуться, особенно в переполненных средах (таких как карликовая галактика или густонаселенное скопление). В конце концов, они образуют более массивные.

Такие «растущие черные дыры» наблюдаются в больших ярких галактиках, но как насчет карликов? Могут ли они быть у них? Если да, то насколько их много в таких маленьких галактиках? И могут ли они быть ключом к пониманию роста сверхмассивных черных дыр?

Чтобы получить ответы на все эти вопросы, к работе приступила группа под руководством преподавателей UNC-Chapel Hill Шейлы Каннаппан и Мугдхи Полимеры.

Они проанализировали данные о галактиках из нескольких обзоров, чтобы найти доказательства роста черных дыр. Команда искала яркие выбросы, подобные тем, которые вы видите, указывая на формирование звезд или вокруг аккреционных дисков черных дыр.

Их данные были получены из Слоановского цифрового обзора неба, а также из спектроскопии локального объема с разрешением RE (RESOLVE). и Каталог экологического контекста (ECO).

Они обнаружили свидетельства роста черных дыр в значительном проценте карликовых галактик. Эти галактики иногда «выбрасываются» из обзоров более ярких и больших галактик, потому что их эмиссия не изучена (или не была) хорошо изучена.

Оказывается, они являются сокровищницей черных дыр. исследование.

Яркие излучения показывают черные дыры

Подсказка заключалась в сильных излучениях, которые излучают области вокруг этих черных дыр. выкл.

Каннаппан сравнил это открытие черной дыры со знакомым источником света здесь, в некоторых местах на Земле.

«Как и светлячки, мы видим черные дыры, только когда они освещены вверх — когда они растут — и подсвеченные дают нам ключ к тому, сколько мы не можем видеть», — сказала она.

По сути, Каннапан и команда говорят о карликовых галактиках с активные черные дыры в их сердцевинах (другими словами, активные галактические ядра).

Конечно, есть и другие причины, по которым карликовая галактика может иметь сильное излучение. Например, у карликов могут происходить массовые всплески звездообразования. Эта активность также вызывает яркое спектральное излучение.

«Мы все занервничали, — сказал Полимера. «Первый вопрос, который мне пришел в голову, был: не упустили ли мы способ, которым одно только экстремальное звездообразование могло бы объяснить эти галактики?»

Полимера потратил годы на исследование любых альтернативных объяснений этих карликовых галактик AGN. После исключения всех других возможностей растущие черные дыры лучше всего соответствуют данным.

Последствия для растущих черных дыр-монстров

Открытие растущих черных дыр в карликовых галактиках возвращает нас к Млечному Пути и его центральной черной дыре.

Исходя из результатов исследования в Северной Каролине, Стрелец A*, скорее всего, рос по мере того, как наша галактика сделала. Мало того, что его прошлые слияния смешивали звезды, но каждый карлик также мог принести с собой свою собственную растущую черную дыру.

Они должны были куда-то уйти, верно? Так почему бы им не притягиваться (извините за каламбур) друг к другу, чтобы увеличить величие Sgr A*?

«Найденные нами черные дыры являются основными строительными блоками сверхмассивных черных дыр. как в нашем Млечном Пути», — сказал Каннаппан. «Мы так много хотим о них узнать».

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите исходную статью.