Исследователи использовали рентгеновскую обсерваторию НАСА «Чандра», чтобы идентифицировать черную дыру, примерно в 200 тысяч раз больше массы Солнца, погребенную в газе и пыли в галактике Mrk 462.
В галактике Mrk 462 всего несколько сотен миллионов звезд, что делает ее карликовой галактикой. Напротив, наш Млечный Путь является домом для нескольких сотен миллиардов звезд. Это один из первых случаев, когда в карликовой галактике была обнаружена глубоко скрытая сверхмассивная черная дыра.
«Эта черная дыра в Mrk 462 — одна из самых маленьких сверхмассивных или чудовищных черных дыр, — сказал Джек Паркер из Дартмутского колледжа в Нью-Гэмпшире, который руководил исследованием вместе с коллегой Райаном Хикоксом, также из Дартмута. – Подобные черные дыры, как известно, трудно найти».
В более крупных галактиках астрономы часто находят черные дыры по быстрому движению звезд в центрах галактик. Однако карликовые галактики слишком малы и тусклы, чтобы большинство современных инструментов могли это обнаружить. Другой метод заключается в поиске признаков растущих черных дыр, таких как газ, нагревающийся до миллионов градусов и светящийся в рентгеновских лучах, когда он падает на черную дыру.
Черные дыры в карликовых галактиках
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 рентгеновских лучей высокой энергии по сравнению с рентгеновскими лучами низкой энергии, а также сравнение с данными на других длинах волн указывает на то, что черная дыра Mrk 462 сильно скрыта газом.
«Поскольку спрятанные черные дыры еще труднее обнаружить, чем открытые, обнаружение этого примера может означать, что существует гораздо больше карликовых галактик с похожими черными дырами, — сказал Хикокс. – Это важно, потому что это может помочь ответить на главный вопрос астрофизики: как черные дыры стали такими большими во Вселенной так рано?»
Теория и практика
Предыдущие исследования показали, что черные дыры могут вырасти до миллиарда солнечных масс к тому времени, когда Вселенной исполнилось менее миллиарда лет, что составляет малую часть ее нынешнего возраста. Одна из идей состоит в том, что эти огромные объекты были созданы, когда массивные звезды коллапсировали, образуя черные дыры, которые весили примерно в 100 раз больше массы Солнца. Теоретическая работа, однако, изо всех сил пытается объяснить, как они могли достаточно быстро набрать вес, чтобы достичь размеров, наблюдаемых в ранней Вселенной.
Альтернативное объяснение состоит в том, что ранняя Вселенная была засеяна черными дырами, содержащими десятки тысяч солнечных масс, когда они были созданы — возможно, в результате коллапса гигантских облаков газа и пыли.
Большая часть карликовых галактик со сверхмассивными черными дырами поддерживает идею о том, что маленькие зародыши черных дыр самого раннего поколения звезд выросли поразительно быстро, сформировав миллиарды объектов солнечной массы в ранней Вселенной. Меньшая часть склонит чашу весов в пользу идеи о том, что в начале жизни черные дыры весили десятки тысяч Солнц.
Эти ожидания применимы, потому что условия, необходимые для прямого коллапса гигантского облака в черную дыру среднего размера, должны быть редкими, поэтому не ожидается, что большая часть карликовых галактик будет содержать сверхмассивные черные дыры. С другой стороны, черные дыры звездной массы ожидаются в каждой галактике.
Больше информации о черных дырах
«Мы не можем делать однозначных выводов из одного примера, но этот результат должен стимулировать гораздо более обширные поиски скрытых черных дыр в карликовых галактиках, — отметил Паркер. – Мы взволнованы тем, что мы можем узнать».
