Астрофизики нашли массивные черные дыры, блуждающие в карликовых галактиках

Новое исследование показало более дюжины массивных черных дыр в карликовых галактиках, которые ранее считались слишком малыми для содержания их, и удивили ученых своим расположением внутри галактик.

Об этом рассказывают в Государственном университете Монтаны (MSU).

Учение, возглавляемое астрофизиком MSU Эми Рейнс, исследовало 111 карликовых галактик в пределах 1 миллиарда световых лет от Земли, используя Очень большой массив Национального научного фонда им. Карла Г. Янского в Национальной радио-астрономической обсерватории, за 2 часа от Альбукерке на равнинах штата Нью-Мексико. Рейнс идентифицировала 13 галактик, в которых "почти наверняка" находятся массивные черные дыры, и нашла нечто неожиданное: большинство черных дыр оказались не в том месте, которое она ожидала.

"Все черные дыры, которые я находила ранее, были в центрах галактик", - говорит Рейнс, доцент кафедры физики в Колледже литературы и науки и исследователь Института экстремальной гравитации MSU. "Они бродили по окрестностям. Я была поражена, когда увидела это".

Институт экстремальной гравитации объединяет физиков и астрономов для изучения явлений, где силы притяжения настолько сильны, что размывают разделение между пространством и временем, например, Большой Взрыв, нейтронные звезды и черные дыры.

Существует два основных типа черных дыр - невероятно плотных участков космоса со столь сильной гравитацией, чтобы захватывать свет. По словам Рейнс, меньшие, звездные черные дыры образуются, когда умирают большие звезды, которые в десять раз превышают массу нашего Солнца. Второй тип, известный как сверхмассивные или массивные черные дыры, как правило, находятся в центре галактик и могут иметь массу миллионов и даже миллиардов масс нашего Солнца. Ученые не знают, как они образуются.

Спиральная галактика Млечный Путь, содержащая где-то от 100 до 400 миллиардов звезд, имеет в своем центре массивную черную дыру, называемую Стрелец А*. Карликовые галактики могут быть любой формы, но они намного меньше, чем Млечный Путь, содержат до нескольких миллиардов звезд.

Результаты Рейнс подтверждают предсказания последних компьютерных симуляций Джиллиан Белловари, доцента Колледжа Квинсборо в Нью-Йорке и научного сотрудника Американского музея естествознания, которые постулировали, что черные дыры часто могут находиться не в центре карликовых галактик из-за того, что галактики взаимодействуют при движении по космосу. В будущем, полученные результаты смогут изменить способ поиска учеными черных дыр в карликовых галактиках.

"Нам нужно расширить поиск, нацелившись на всю галактику, а не только на ядро, где, как ранее мы ожидали, будут черные дыры", - сказала Рейнс.

Статья Рейнс "Новая выборка (блуждающих) массивных черных дыр в карликовых галактиках с радионаблюдений высокого разрешения" была опубликована 3 января в журнале "Astrophysical Journal", и Рейнс сообщала о результатах на встрече Американского астрономического общества в Гонолулу, Гавайи, 5 января.

Рейнс десять лет искала в небе черные дыры. Будучи аспирантом Университета Вирджинии, она сосредоточилась на формировании звезд в карликовых галактиках, но в своем исследовании она нашла что-то другое, что привлекло ее внимание: массивную черную дыру "в маленькой карликовой галактике, где ее не должно было быть".

За тридцать миллионов световых лет от Земли находится карликовая галактика Генизе 2-10, которая ранее считалась слишком маленькой для размещения массивной черной дыры. Традиционное представление говорило нам, что все массивные галактики со сфероидним компонентом имеют массивную черную дыру, объясняет Рейнс, а маленькие карликовые галактики - нет. И все же, Рейнс нашла одну в центре карликовой галактики. Это был момент "эврики", сказала она. Ее выводы были опубликованы в журнале Nature в 2011 году, и Рейнс направила свои исследования на поиск других черных дыр в карликовых галактиках.

"Как только я начала специально искать эти вещи, я начала находить кучу", - сказала Рейнс.

Следующий ее поиск во Вселенной сместился на визуальные данные, а не на радиосигналы. Было выявлено более 100 возможных черных дыр во время первого систематического поиска в начальной выборке из более 40 000 карликовых галактик. Для своего последнего поиска, описанного в статье, опубликованной в этом месяце, Рейнс хотела вернуться назад и искать радио-сигнатуры в той выборке, что, по ее словам, позволило бы найти массивные черные дыры в звездообразующих карликовых галактиках. С помощью обоих методов было идентифицировано только одну галактику.

"Есть много возможностей сделать новые открытия, ведь изучение черных дыр в карликовых галактиках - это новая область, - сказала она. - Людей, безусловно, привлекают черные дыры. Они загадочные и увлекательные объекты".

Открытие Рейнс влили новую энергию в поиск черных дыр в карликовых галактиках, открывая новые области астрофизики, по мере того, как она и другие ученые пытаются выяснить, как образуются эти массивные черные дыры.

"Когда новые открытия разрушают наше современное понимание того, как все устроено, мы обнаруживаем еще больше вопросов, чем у нас было раньше", - отметил Ив Идзерда, заведующий кафедрой физики MSU.

Читайте еще интересные новости о космосе.