Сотні чорних дір, які раніше були приховані або поховані, були знайдені за допомогою рентгенівської обсерваторії NASA Chandra. Цей результат допомагає астрономам отримати більш точний перепис чорних дір у Всесвіті.
Чорні діри в цьому новому дослідженні є надмасивним різновидом, який містить мільйони або навіть мільярди сонячних мас. Хоча астрономи вважають, що майже всі великі галактики містять гігантські чорні діри у своїх центрах, лише деякі з чорних дір активно втягують матеріал, який виробляє випромінювання, а деякі поховані під пилом і газом.
Авторство: рентген: NASA/CXC/SAO/D. Кім та ін.; Оптичний/ІЧ: Legacy Surveys/D. Ланг (Perimeter Institute)
Пошуку чорних дір
Об’єднавши дані з каталогу джерел Chandra – загальнодоступного сховища, що включає сотні тисяч джерел рентгенівського випромінювання, виявлених обсерваторією за перші 15 років – і оптичних даних із цифрового огляду неба Sloan (SDSS), команда астрономів змогла ідентифікувати сотні чорних дір, які раніше були приховані. Вони знаходяться в галактиках, які раніше не ідентифікували як такі, що містять квазари, надзвичайно яскраві об’єкти з надмасивними чорними дірами, що швидко зростають.
«Астрономи вже ідентифікували величезну кількість чорних дір, але багато з них залишаються невловимими, — сказав Донг-Ву Кім з Центру астрофізики | Harvard & Smithsonian (CfA), який керував дослідженням. – Наше дослідження виявило зниклу популяцію та допомогло нам зрозуміти, як вони поводяться».
Близько 40 років вчені знали про галактики, які виглядають нормально в оптичному світлі – зі світлом від зірок і газу, але не мають характерних оптичних ознак квазара – але яскраво сяють у рентгенівських променях. Вони називають ці об’єкти «рентгенівськими яскравими оптично нормальними галактиками» або «XBONG».
Порівняння рентгену та оптики
Систематично прочісуючи глибокий каталог джерел Chandra та порівнюючи з оптичними даними SDSS, дослідники ідентифікували 817 кандидатів на XBONG, що більш ніж у десять разів перевищує кількість, відому до того, як Chandra почала працювати. Чіткі зображення Chandra, які відповідають якості зображень із SDSS, і великий обсяг даних у каталозі джерел Chandra дозволили виявити стільки кандидатів на XBONG. Подальше дослідження показало, що близько половини цих XBONG представляють популяцію раніше прихованих чорних дір.
«Ці результати показують, наскільки ефективним є порівняння рентгенівських та оптичних даних, — сказала співавтор Аманда Малнаті, студентка Сміт-коледжу в Нортгемптоні, штат Массачусетс. – Каталог джерел Chandra — це зростаючий скарб, який допоможе астрономам робити відкриття протягом багатьох років».
Рентгенівські промені особливо корисні для пошуку швидко зростаючих чорних дір, оскільки матеріал, що обертається навколо них, перегрівається до мільйонів градусів і сильно світиться в рентгенівських променях. Товстий кокон газу та пилу, що оточує чорну діру, блокуватиме більшість або все світло на оптичних довжинах хвиль. Однак рентгенівські промені проходять через кокон набагато легше, щоб бути виявленими Чандрою.
Сотні чорних дір
Після вивчення кількості рентгенівських променів, виявлених при різних енергіях для кожного джерела, команда дійшла висновку, що близько половини кандидатів на XBONG включають джерела рентгенівського випромінювання, які поховані під густим газом, оскільки було виявлено відносно невелику кількість рентгенівських променів низької енергії. Такі рентгенівські промені легше блокуються шарами навколишнього газу, ніж рентгенівські промені з більшою енергією.
Ці джерела рентгенівського випромінювання настільки яскраві, що майже всі вони повинні бути з матеріалу, що оточує швидко зростаючі надмасивні чорні діри. Дані дослідника NASA Wide-Field Infrared Survey Explorer надають додаткові докази того, що близько половини XBONG поховані, вирощуючи надмасивні чорні діри. Ці чорні діри знаходяться на відстані від 550 мільйонів до 7,8 мільярдів світлових років від Землі.
«Не кожен день можна сказати, що ви виявили чорну діру, — сказала співавтор Алісса Кесіті, аспірантка Університету Британської Колумбії, — тому дуже хвилююче усвідомлювати, що ми виявили їх сотні».
Пояснення для XBONG, які не поховані під густим газом, менш зрозуміле. Близько 100 джерел рентгенівського випромінювання можуть не бути окремими джерелами рентгенівського випромінювання, а натомість виглядати розкиданими. Деякі з них можуть бути галактиками в раніше не ідентифікованих групах або скупченнях галактик, які, як відомо, містять велику кількість гарячого газу, що випромінює рентгенівське випромінювання. Так можна класифікувати не більше 20% XBONG. Решта 30% можуть містити надмасивні чорні діри, розташовані в галактиках, де оптичні сигнали від надмасивних чорних дір розбавляються відносно яскравим світлом зірок. Вченим знадобляться додаткові дослідження, щоб з’ясувати справжню природу цих XBONG.
