Телескоп Chandra обнаружил мини-сверхмассивную черную дыру в звездообразующей карликовой галактике
Согласно новому исследованию, проведенному астрофизиками Дартмутского колледжа, сверхмассивная черная дыра с массой в 200 000 масс Солнца расположена в центре карликовой галактики Markarian 462 (Mrk 462).
Mrk 462 находится примерно в 110 миллионах световых лет от нас в созвездии Гончих Псов.
Эта карликовая галактика, также известная как ECO 6421, IRAS Z13493+4027 и LEDA 49191, содержит всего несколько сотен миллионов звезд, что означает, что она содержит примерно в сто раз меньше звезд, чем массивная галактика, такая как Млечный Путь.
Черные дыры, как известно, трудно найти в карликовых галактиках, потому что они обычно слишком малы и тусклы, чтобы оптические телескопы могли отслеживать быстрое движение звезд в их центрах.
В более крупных галактиках астрономы часто находят черные дыры по быстрому движению звезд в центрах галактик.
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.
«Черная дыра в Mrk 462 — одна из самых маленьких сверхмассивных черных дыр, — сказал Джек Паркер, астрофизик из Дартмутского колледжа.
Он и его коллеги использовали рентгеновскую обсерваторию НАСА «Чандра», чтобы посмотреть на восемь карликовых галактик, которые ранее показывали намеки на рост черных дыр на основе оптических данных, собранных Слоановским цифровым обзором неба.
Масса, содержащаяся в этой черной дыре, примерно в 200 000 раз больше массы Солнца, дает астрономам информацию о том, как некоторые из самых ранних черных дыр во Вселенной могли образоваться и вырасти миллиарды лет назад. Фоновая панель представляет собой оптическое изображение телескопа Pan-STARRS на Гавайях.
В левой части изображения есть несколько галактик, входящих в группу галактик HCG068. Однако галактика, испускающая большое количество рентгеновских лучей, представляет собой гораздо меньшую галактику, расположенную в правом нижнем углу изображения (отмечена стрелкой). Изображение предоставлено: НАСА / CXC / Дартмутский колледж / Дж. Паркер и Р. Хикокс / Pan-STARRS.
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 скрыта газом.
«Поскольку спрятанные черные дыры еще труднее обнаружить, чем открытые, обнаружение данной черной дыры может означать, что существует гораздо больше карликовых галактик с похожими черными дырами», — говорят исследователи.
«Это важно, потому что это может помочь ответить на главный вопрос астрофизики: как черные дыры стали такими большими во Вселенной так рано?»
Предыдущие исследования показали, что черные дыры могли вырасти до миллиарда солнечных масс к тому времени, когда Вселенной исполнилось менее миллиарда лет.
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 возникли — возможно, в результате коллапса гигантских облаков газа и пыли.
Большая часть карликовых галактик со сверхмассивными черными дырами поддерживает идею о том, что семена маленьких черных дыр из самого раннего поколения звезд росли удивительно быстро, образуя 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, поскольку 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.
“Мы не можем сделать убедительных выводов из одного примера, но этот результат должен стимулировать гораздо более масштабные поиски скрытых черных дыр в карликовых галактиках”, — говорят исследователи.