|
Сверхмассивных черных дыр больше, чем ожидалось
|
|
|
|
Несколько телескопов НАСА недавно помогли ученым исследовать небо в поисках сверхмассивных черных дыр, которые в миллиарды раз тяжелее Солнца. Новое исследование уникально тем, что в нем с такой же вероятностью можно было обнаружить массивные черные дыры, скрытые за густыми облаками газа и пыли, как и те, которые таковыми не являются.
|
|
|
|
Астрономы считают, что в центре каждой крупной галактики во Вселенной находится сверхмассивная черная дыра. Но проверить эту гипотезу сложно, потому что исследователи не могут даже надеяться подсчитать миллиарды или даже триллионы сверхмассивных черных дыр, которые, как считается, существуют во Вселенной. Вместо этого им приходится экстраполировать данные из небольших выборок, чтобы получить информацию о большей популяции. Таким образом, точное измерение соотношения скрытых сверхмассивных черных дыр в данной выборке помогает ученым лучше оценить общее количество сверхмассивных черных дыр во Вселенной.
|
|
|
|
Новое исследование, опубликованное в Astrophysical Journal, показало, что около 35% сверхмассивных черных дыр сильно затемнены, а это означает, что окружающие их облака газа и пыли настолько плотные, что они блокируют даже рентгеновское излучение низкой энергии.
|
|
|
|
|
|
|
Аналогичные исследования ранее показали, что менее 15% сверхмассивных черных дыр настолько скрыты. Ученые считают, что истинное соотношение должно быть ближе к 50/50, основываясь на моделях роста галактик. Если наблюдения по-прежнему будут указывать на то, что скрыто значительно меньше половины сверхмассивных черных дыр, ученым потребуется скорректировать некоторые ключевые представления об этих объектах и их роли в формировании галактик.
|
|
|
|
Скрытое сокровище
|
|
|
|
Хотя черные дыры по своей природе темные — даже свет не может избежать их притяжения, — они также могут быть одними из самых ярких объектов во Вселенной: когда газ втягивается на орбиту вокруг сверхмассивной черной дыры, подобно воде, циркулирующей в канализации, экстремальная гравитация создает такое сильное трение и нагрев, что газ достигает сотен километров в диаметре. температура составляет тысячи градусов и излучается так ярко, что может затмить все звезды в окружающей галактике.
|
|
|
|
Облака газа и пыли, которые окружают яркий центральный диск и заполняют его, могут иметь форму тора или бублика. Если отверстие в виде бублика обращено к Земле, то виден яркий центральный диск внутри него; если бублик виден краем, то диск затемнен.
|
|
|
|
Большинство телескопов могут довольно легко идентифицировать сверхмассивные черные дыры, расположенные лицом к лицу, но не ребром. Но из этого правила есть исключение, которым воспользовались авторы новой статьи: тор поглощает свет от центрального источника и повторно излучает свет с более низкой энергией в инфракрасном диапазоне (длина волны немного больше, чем может уловить человеческий глаз). По сути, пончики светятся в инфракрасном диапазоне.
|
|
|
|
Эти длины волн света были обнаружены инфракрасным астрономическим спутником НАСА, или IRAS, который работал в течение 10 месяцев в 1983 году и управлялся Лабораторией реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. Обзорный телескоп IRAS, с помощью которого можно было получить изображение всего неба, смог увидеть инфракрасное излучение облаков, окружающих сверхмассивные черные дыры. Самое главное, он мог одинаково хорошо видеть черные дыры, расположенные как вплотную, так и вплотную друг к другу.
|
|
|
|
IRA зафиксировали сотни первоначальных объектов. Некоторые из них оказались не сильно затемненными черными дырами, а галактиками с высокой скоростью звездообразования, которые излучают аналогичное инфракрасное свечение. Поэтому авторы нового исследования использовали наземные телескопы в видимом свете, чтобы идентифицировать эти галактики и отделить их от скрытых черных дыр.
|
|
|
|
Чтобы подтвердить наличие сильно затемненных черных дыр, исследователи использовали рентгеновскую обсерваторию НАСА NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array), также управляемую JPL. Рентгеновские лучи излучаются одним из самых горячих материалов вокруг черной дыры. Рентгеновские лучи с более низкой энергией поглощаются окружающими облаками газа и пыли, в то время как рентгеновские лучи с более высокой энергией, наблюдаемые NuSTAR, могут проникать сквозь облака и рассеиваться на них. Обнаружение этих рентгеновских лучей может занять часы наблюдений, поэтому ученым, работающим с NuSTAR, сначала нужен телескоп типа IRAS, который подскажет им, куда смотреть.
|
|
|
|
"Меня поражает, насколько полезными были IRAS и NuSTAR для этого проекта, особенно несмотря на то, что IRAS была запущена более 40 лет назад", - сказал руководитель исследования Питер Бурман, астрофизик из Калифорнийского технологического института в Пасадене, Калифорния. "Я думаю, это демонстрирует ценность архивов телескопов и преимущества совместного использования нескольких инструментов и длин волн света".
|
|
|
|
Численное преимущество
|
|
|
|
Определение количества скрытых черных дыр по сравнению с обычными может помочь ученым понять, как эти черные дыры становятся такими большими. Если они растут за счет поглощения вещества, то значительное количество черных дыр должно быть окружено густыми облаками и потенциально скрыто от глаз. Бурман и его соавторы говорят, что их исследование подтверждает эту гипотезу.
|
|
|
|
Кроме того, черные дыры влияют на галактики, в которых они находятся, в основном за счет влияния на рост галактик. Это происходит потому, что черные дыры, окруженные массивными облаками газа и пыли, могут поглощать огромное, но не бесконечное количество вещества. Если в черную дыру попадает слишком много газа за один раз, черная дыра начинает выбрасывать излишки обратно в галактику. Это может разогнать газовые облака в галактике, где формируются звезды, замедляя скорость звездообразования.
|
|
|
|
"Если бы у нас не было черных дыр, галактики были бы намного больше", - сказал Пошак Ганди, профессор астрофизики из Университета Саутгемптона в Соединенном Королевстве и соавтор нового исследования. "Таким образом, если бы в нашей галактике Млечный Путь не было сверхмассивной черной дыры, на небе могло бы быть гораздо больше звезд. Это всего лишь один пример того, как черные дыры могут влиять на эволюцию галактики".
|
|
|
|
Источник
|
