Маленькая чудовищная черная дыра может содержать доказательства гигантского роста

Открытие сверхмассивной черной дыры в относительно небольшой галактике может помочь астрономам разгадать тайну роста самых больших черных дыр.

Исследователи использовали рентгеновскую обсерваторию НАСА «Чандра», чтобы идентифицировать черную дыру, масса которой примерно в 200 000 раз превышает массу Солнца, погребенную в газе и пыли в галактике Mrk 462.

Скопление Mrk 462 содержит всего сотни миллионов звезд, что делает его карликовой галактикой. Напротив, наша галактика Млечный Путь является домом для нескольких сотен миллиардов звезд. Это один из первых случаев, когда сверхмассивная черная дыра была обнаружена так глубоко погребенной или «скрытой» в космосе. карликовая галактика.

«Эта черная дыра в Mrk 462 — одна из самых маленьких сверхмассивных дыр или монстров, черные дыры«Известно, что найти такие черные дыры очень сложно», — сказал Джек Паркер из Дартмутского колледжа в Нью-Гэмпшире, который руководил исследованием вместе со своим коллегой Райаном Хикоксом, также из Дартмута.

В более крупных галактиках астрономы часто находят черные дыры по быстрому движению звезд в центрах галактик. Однако карликовые галактики слишком малы и слабы для обнаружения большинством современных инструментов. Другой подход заключается в поиске признаков роста черной дыры, таких как нагрев газа до миллионов градусов и свечение в рентгеновских лучах, когда он падает на черную дыру.

Исследователи в этом исследовании использовали Chandra, чтобы посмотреть на восемь карликовых галактик, которые ранее показывали намеки на рост черной дыры на основе оптических данных, собранных Слоановским цифровым обзором неба. Из этих восьми только Mrk 462 показал рентгеновскую сигнатуру растущей черной дыры.

Необычно большая интенсивность высокоэнергетического рентгеновского излучения по сравнению с низкоэнергетическим рентгеновским излучением, а также сравнение с данными на других длинах волн позволяют предположить, что черная дыра Mrk 462 сильно скрыта газом.

«Поскольку спрятанные черные дыры обнаружить труднее, чем открытые, обнаружение этого примера может означать, что существует множество карликовых галактик с похожими черными дырами», — сказал Хикокс. «Это важно, потому что это может помочь ответить на ключевой вопрос астрофизики: как черные дыры стали такими большими в раннем мире? существование? «

Предыдущие исследования показали, что черные дыры могут вырасти до миллиарда солнечные массы К тому времени, когда Вселенной будет меньше миллиарда лет, это лишь часть ее нынешнего возраста. Одна из идей состоит в том, что эти массивные объекты возникли, когда массивные звезды коллапсировали, образуя черные дыры, примерно в 100 раз превышающие массу Солнца. Тем не менее, теоретическая работа изо всех сил пыталась объяснить, как она могла набрать свой вес достаточно быстро, чтобы достичь размеров, наблюдаемых в ранней Вселенной.

Альтернативное объяснение заключается в том, что ранняя Вселенная была заполнена черными дырами, имеющими массу в десятки тысяч солнечных, когда они формировались — возможно, из-за коллапса гигантских облаков газа и пыли.

Большая часть карликовых галактик со сверхмассивными черными дырами подтверждает идею о том, что зародыши маленьких черных дыр первого поколения звезд росли с поразительной скоростью и образовали миллиард масс Солнца в ранней Вселенной. Небольшая часть склонила бы чашу весов в пользу идеи о том, что стали жить черные дыры весом в десятки тысяч солнц.

Эти предсказания применимы, потому что условия для прямого коллапса гигантского облака в черную дыру среднего размера должны быть редкими, поэтому не ожидается, что значительная часть карликовых галактик содержит сверхмассивные черные дыры. С другой стороны, черные дыры со звездной массой ожидаются в каждой галактике.

«Мы не можем делать убедительных выводов из одного примера, но это открытие должно стимулировать более всесторонние поиски черных дыр, скрытых в карликовых галактиках», — сказал Паркер. «Мы взволнованы тем, что мы можем узнать».

Эти выводы должны были быть представлены на 239-м собрании Американского астрономического общества в Солт-Лейк-Сити и стали частью виртуальной пресс-конференции в понедельник, 10 января.