Хаббл обнаружил черную дыру в карликовой галактике

Черные дыры, часто изображаемые как разрушительные монстры, которые держат в плену свет, играют менее злодейскую роль в последних исследованиях космического телескопа Хаббл НАСА. Черная дыра в центре карликовой галактики Henize 2-10 создает звезды, а не поглощает их. Черная дыра, по-видимому, способствует бурному формированию новых звезд в галактике. Карликовая галактика находится в 30 миллионах световых лет от нас, в южном созвездии Пиксид.

Десять лет назад эта маленькая галактика вызвала споры среди астрономов о том , являются ли карликовые галактики домом для черных дыр, пропорциональных сверхмассивным бегемотам, обнаруженным в сердцах более крупных галактик. Это новое открытие содержит маленькую Henize 2-10, содержащую лишь одну десятую от количества звезд, обнаруженных в нашем Млечном Пути, и готово сыграть большую роль в разгадке тайны происхождения сверхмассивных черных дыр.

«Десять лет назад, будучи аспирантом, думая, что я посвятю свою карьеру звездообразованию, я посмотрела на данные Henize 2-10, и все изменилось, — сказала Эми Рейнс, опубликовавшая первое свидетельство существования черной дыры в галактике в 2011 году и является главным исследователем новых наблюдений Хаббла , опубликованных в выпуске Nature от 19 января. – С самого начала я знал, что в Henize 2-10 происходит что-то необычное и особенное, и теперь Хаббл предоставил очень четкую картину связи между черной дырой и соседней областью звездообразования, расположенной в 230 световых годах от черной дыры”.

Черная дыра и звездообразование

Эта связь — истечение газа, протянувшееся через пространство, как пуповина, к яркой звездной детской. В этом регионе уже был плотный газовый кокон, когда прибыл низкоскоростной поток. Спектроскопия Хаббла показывает, что поток двигался со скоростью около 1,6 миллиона км в час, врезаясь в плотный газ, как садовый шланг, ударяясь о кучу грязи, и растекаясь. Новорожденные звездные скопления усеивают путь распространения оттока, их возраст также рассчитан Хабблом.

Это эффект, противоположный тому, что наблюдается в более крупных галактиках, где материал, падающий на черную дыру, уносится окружающими магнитными полями, образуя пылающие струи плазмы, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света. Газовые облака, попавшие на пути джетов, будут сильно нагреты до предела их способности охлаждаться и образовывать звезды. Но с менее массивной черной дырой в Henize 2-10 и ее более мягким истечением газ был сжат ровно настолько, чтобы вызвать новое звездообразование.

«На расстоянии всего 30 миллионов световых лет Henize 2-10 находится достаточно близко, чтобы Хаббл смог очень четко зафиксировать как изображения, так и спектроскопические свидетельства истечения черной дыры. Дополнительным сюрпризом было то, что вместо подавления звездообразования вызвало рождение новых звезд», — сказал Закари Шутте, аспирант Райнеса и ведущий автор нового исследования.

С тех пор, как она впервые обнаружила отчетливое радио- и рентгеновское излучение в Henize 2-10, Рейнес думала, что они, вероятно, исходят от массивной черной дыры, но не такой сверхмассивной, как те, что наблюдаются в более крупных галактиках. Другие астрономы, однако, полагали, что излучение, скорее всего, испускается остатком сверхновой звезды, что было бы обычным явлением в галактике, которая быстро выбрасывает массивные звезды, которые быстро взрываются.

«Удивительное разрешение Хаббла ясно показывает штопорообразную структуру скоростей газа, которую мы можем подогнать к модели прецессирующего или колеблющегося истечения из черной дыры, что фактически является неопровержимым доказательством того, что это черная дыра», — отметила Рейнес.

Карликовые галактические черные дыры

Рейнс ожидает, что в будущем еще больше исследований будет направлено на карликовые галактические черные дыры с целью использовать их в качестве ключа к разгадке того, как сверхмассивные черные дыры появились в ранней Вселенной. Это постоянная загадка для астрономов. Связь между массой галактики и ее черной дырой может дать подсказки. Черная дыра в Henize 2-10 имеет массу около 1 миллиона масс Солнца. В более крупных галактиках черные дыры могут быть более чем в 1 миллиард раз тяжелее нашего Солнца. Чем массивнее родительская галактика, тем массивнее центральная черная дыра.

Галактика Hen 2-10 с черной дырой
На изображении центральной области карликовой галактики Henize 2-10 со вспышкой звездообразования прослеживается истечение или мост горячего газа длиной 230 световых лет, соединяющий массивную черную дыру галактики и область звездообразования. Данные Хаббла о скорости истечения из черной дыры, а также о возрасте молодых звезд указывают на причинно-следственную связь между ними. Несколько миллионов лет назад поток горячего газа врезался в плотное облако звездного питомника и растекся, как вода из шланга, ударившаяся о насыпь грязи. Теперь скопления молодых звезд выстраиваются перпендикулярно истечению, открывая путь его распространения.
Авторы: НАСА, ЕКА, Закари Шутте (XGI), Эми Рейнс (XGI); Обработка изображений: Алисса Паган (STScI).

Современные теории

Современные теории происхождения сверхмассивных черных дыр делятся на три категории:

  1. Они образовались так же, как и более мелкие черные дыры звездной массы, в результате имплозии звезд и каким-то образом собрали достаточно материала, чтобы стать сверхмассивными.
  2. Особые условия в начале Вселенная допускала образование сверхмассивных звезд, которые моментально коллапсировали, образуя «семена» массивных черных дыр.
  3. Семена будущих сверхмассивных черных дыр рождались в плотных звездных скоплениях, где общей массы скопления было бы достаточно как-то создать их из гравитационного коллапса.

До сих пор ни одна из этих теорий посева черных дыр не занимала лидирующие позиции. Карликовые галактики, такие как Henize 2-10, предлагают многообещающие потенциальные подсказки, потому что они оставались маленькими в течение всего космического времени, а не подвергались росту и слиянию крупных галактик, таких как Млечный Путь. Астрономы считают, что черные дыры карликовых галактик могли служить аналогом черных дыр в ранней Вселенной, когда они только начинали формироваться и расти.

Недавно была обнаружена еще одна сверхмассивная черная дыра в карликовой галактике

Дивіться огляди:

-->