Скрытые черные дыры хранят тайну эволюции галактик

Несколько телескопов NASA недавно помогли ученым исследовать сверхмассивные черные дыры, которые в миллиарды раз тяжелее Солнца. Новое исследование уникально тем, что позволило одинаково эффективно выявлять черные дыры, скрытые за густыми облаками газа и пыли, и те, что открыты для наблюдений.

Надмасивна чорна діра
Сверхмассивная черная дыра, окруженная тором из газа и пыли, изображенная в четырех различных длинах волны света в концепции художника. Видимый свет (вверху справа) и низкоэнергетическое рентгеновское излучение (внизу слева) блокируются тором; инфракрасное (вверху слева) рассеивается и переизлучается; и некоторые высокоэнергетические рентгеновские лучи (внизу справа) могут проникать через тор. Авторство: NASA / JPL-Caltech

Астрономы считают, что почти каждая крупная галактика во Вселенной имеет сверхмассивную черную дыру в своем центре. Однако подтвердить это непросто, поскольку невозможно непосредственно посчитать все существующие черные дыры. Ученые вынуждены экстраполировать данные из меньших выборок. Точное определение соотношения скрытых и открытых черных дыр помогает оценить их общее количество.

Исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal, показало, что около 35% сверхмассивных черных дыр сильно затемнены. Это означает, что облака газа и пыли блокируют даже низкоэнергетическое рентгеновское излучение. Ранее считалось, что таких объектов менее 15%. Модели роста галактик предполагают, что соотношение должно быть ближе к 50/50. Если это расхождение останется, ученым придется пересмотреть свои представления о роли черных дыр в формировании галактик.

Скрытые черные дыры

Черные дыры по своей природе не излучают свет, но они могут быть самыми яркими объектами во Вселенной. Когда газ вращается вокруг сверхмассивной черной дыры, гравитация создает трение, которое нагревает газ до сотен тысяч градусов, что делает его ярче всех звезд в галактике. Облака газа и пыли, которые окружают диск, имеют форму тора. Если смотреть на него сбоку, диск затемнен.

Моделирование толстого тора из газа и пыли, окружающего сверхмассивную черную дыру. Тор может затемнять свет, который генерируется материалом, падающим в черную дыру. Наблюдения с помощью телескопов NASA помогли ученым идентифицировать больше этих скрытых черных дыр. Авторство: NASA / JPL-Caltech

Большинство телескопов могут обнаруживать открытые черные дыры, но не скрытые. Однако инфракрасные телескопы, такие как спутник NASA IRAS, могут видеть излучение, которое тор испускает в инфракрасном диапазоне. IRAS работал в 1983 году, снимая все небо, и обнаружил сотни потенциальных скрытых черных дыр.

Чтобы подтвердить наличие сильно затемненных черных дыр, исследователи полагались на NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), рентгеновскую обсерваторию NASA JPL. Рентгеновские лучи низших энергий поглощаются окружающими облаками газа и пыли, в то время как рентгеновские лучи высших энергий, которые наблюдает NuSTAR, могут проникать и рассеиваться от облаков. Обнаружение этих рентгеновских лучей может занять много времени, поэтому ученым, работающим с NuSTAR, сначала нужен телескоп вроде IRAS, который подскажет, где именно искать.

Почему это важно

Определение соотношения скрытых и открытых черных дыр позволяет понять, как они развиваются и растут. Если черные дыры поглощают материал, то значительная их часть должна быть окружена густыми облаками. Исследование подтверждает эту гипотезу.

Черные дыры также влияют на галактики, в которых они находятся. Поглощая материал, они могут выбрасывать его обратно, что замедляет темпы звездообразования. «Без черных дыр галактики были бы значительно больше», — отмечает Пошак Ганди, профессор астрофизики из Саутгемптонского университета в Великобритании и соавтор исследования.

Например, в Млечном Пути без сверхмассивной черной дыры могло бы быть гораздо больше звезд, что иллюстрирует их влияние на эволюцию галактик.

Ранее мы сообщали о том, как была обнаружена черная дыра в состоянии «дремоты».

По материалам phys.org

Опасный астероид 2024 YR4 может врезаться в Луну вместо Земли
Между Луной и Марсом: NASA предлагает Трампу компромисс
Меньше бюрократии: Blue Origin уволит каждого десятого сотрудника
«Живое» небо: захватывающее видео дрейфа облаков на Марсе
Прощай, Земля: аппарат Blue Ghost сделал потрясающее космическое селфи
Hubble и Chandra собрали звездный букет на День святого Валентина
Постичь безграничный космос: существует ли конец Вселенной?
Самое мощное нейтрино в истории: обнаружена частица с энергетическим рекордом
От Колумбии до Индии: куда может упасть астероид 2024 YR4
Департамент Илона Маска займется проверкой платежей NASA