Сверхмассивная черная дыра исчезла из центра галактики

Вселенная полна скоплений галактик, но Abell 2261 - исключение. В галактике в центре скопления, где должна быть одна из самых больших сверхмассивных черных дыр во Вселенной, астрономам не удалось найти никаких следов такого объекта.

И новый поиск только сделал это отсутствие еще более загадочным: если бы сверхмассивная черная дыра вылетела в космос, она должна была бы оставить свидетельства своего прохождения. Но и в веществе, окружающем центр галактики, этого нет.

Но это означает, что могут быть наложены ограничения на то, что делает сверхмассивная черная дыра - если она там и ускользает от обнаружения.

Скопления галактик - крупнейшие известные гравитационно связанные структуры во Вселенной. Обычно это группы от сотен до тысяч галактик, связанных вместе, с одной огромной аномально яркой галактикой в ​​центре или рядом с ним, известной как ярчайшая кластерная галактика (BCG).

Но даже среди BCG выделяется BCG Abell 2261 (на самом деле она называется A2261-BCG и расположена на расстоянии около 2,7 миллиарда световых лет). Ее диаметр составляет около миллиона световых лет - до 10 раз больше, чем у Млечного Пути - и у него есть огромное пухлое ядро ​​в 10 000 световых лет в поперечнике. Это, самое большое ядро ​​галактики, которое когда-либо видели.

NASA

Основываясь на массе галактики, которая коррелирует с размером черной дыры, в ее ядре должно быть абсолютное чудовище - черная дыра, в 100 миллиардов раз больше массы Солнца, что может сделать ее одним из крупнейших известных. черные дыры (сверхмассивная черная дыра Млечного Пути составляет 4 миллиона солнечных масс).

Но вместо того, чтобы сдерживать излучение, которое вы ожидаете от активной сверхмассивной черной дыры, поскольку она взбивает и перегревает материал вокруг себя, ядро ​​A2261-BCG заполнено диффузным туманом яркого звездного света. Различные инструменты, в том числе рентгеновская обсерватория Чандра, Очень большая матрица и космический телескоп Хаббла, не смогли обнаружить ни единого намека на черную дыру в центре A2261-BCG.

Теперь группа астрономов во главе с Кайханом Гултекином из Мичиганского университета в Анн-Арборе вернулась на Чандру для ряда более глубоких наблюдений, основанных на гипотезе о том, что сверхмассивная черная дыра была выброшена.

Это не такая уж дикая идея. Ожидается, что BCG будут расти, когда они сольются с другими галактиками. Когда это произойдет, сверхмассивные черные дыры в центре этих сливающихся галактик также сольются, медленно по спирали сближаясь друг с другом, прежде чем объединиться и превратиться в одну большую черную дыру.

Теперь мы знаем, благодаря гравитационно-волновой астрономии, что сливающиеся сверхмассивные черные дыры посылают гравитационные волны, колеблющиеся в пространстве-времени. Возможно, что если бы гравитационные волны были сильнее в одном направлении, то гравитационная отдача могла бы отбросить объединенную черную дыру в противоположном направлении.

Было бы замечательно найти доказательства этого. Во-первых, отдача от слияния черных дыр еще не обнаружена, что означает, что это все еще гипотетически. Но мы также не знаем, действительно ли сверхмассивные черные дыры могут сливаться друг с другом.

Согласно численному моделированию слияния сверхмассивных черных дыр, они не могут. Причина в том, что с уменьшением их орбиты уменьшается и область пространства, в которую они могут передавать энергию. К тому времени, когда черные дыры окажутся на расстоянии одного парсека друг от друга (около 3,2 световых лет), теоретически эта область пространства уже не будет достаточно большой, чтобы поддерживать дальнейший орбитальный распад, поэтому они остаются на стабильной двойной орбите, возможно, в течение миллиардов лет. Это называется последней проблемой парсека.

Было несколько подсказок, позволяющих предположить, что такое слияние могло произойти в основе A2261-BCG. Для начала, есть размер ядра. В 2012 году ученые предположили, что две сливающиеся черные дыры могли выбросить из ядра целую группу звезд, раздувая регион. Это также объясняет, почему самая плотная концентрация звезд находилась на расстоянии 2000 световых лет от ядра.

В 2017 году ученые искали скопление звезд с высокой плотностью, которые могли бы быть захвачены гравитацией такого массивного объекта, как объединенная сверхмассивная черная дыра, когда она покидала центр Галактики. Из трех кластеров два были исключены, а третий оказался безрезультатным.

NASA

Итак, Гултекин и его команда использовали Чандру для более детального изучения центра A2261-BCG и объединили его с архивными данными для поиска низкого уровня активности сверхмассивных черных дыр. Радиоизлучение ранее показало, что последняя активность сверхмассивной черной дыры в центре галактики имела место около 48 миллионов лет назад , поэтому команда была очень осторожна, чтобы исследовать и этот регион. Они также изучили скопления звезд вокруг ядра галактики.

Команда обнаружила, что плотность горячего газа уменьшается по мере приближения к центру; поэтому самая высокая плотность газа находится не в середине ядра, а вокруг него. Но ни на одном из исследованных ими участков не обнаружено никаких доказательств наличия рентгеновского излучения, связанного с активностью черной дыры.

Поскольку черные дыры сами по себе не испускают поддающегося обнаружению излучения, и обычно мы можем обнаружить их только тогда, когда они питаются, возможно, в центре A2261-BCG есть черная дыра. Если есть, значит, оно либо неподвижно, либо срастается слишком медленно, чтобы наши современные инструменты могли обнаружить.

Другое объяснение заключается в том, что черную дыру отбросило гораздо дальше, чем мы ожидали. Более чувствительные инструменты в будущем могут помочь ответить на этот увлекательный вопрос.

Напомним, ранее сообщалось, что внутри галактики нашли еще одну галактику.

Источник