Сотни черных дыр, ранее скрытых или погребенных, были обнаружены с помощью рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра». Этот результат помогает астрономам получить более точную информацию о черных дырах во Вселенной. Черные дыры в этом новом исследовании представляют собой сверхмассивную разновидность, которая содержит в миллионы или даже миллиарды раз массу Солнца. Хотя астрономы считают, что почти все крупные галактики содержат в своих центрах гигантские черные дыры, только некоторые из черных дыр будут активно притягивать материал, производящий излучение, а некоторые будут погребены под пылью и газом.
Объединив данные из каталога источников Chandra — общедоступного репозитория, включающего сотни тысяч источников рентгеновского излучения, обнаруженных обсерваторией за первые 15 лет ее существования, — и оптических данных Слоановского цифрового обзора неба (SDSS), группа астрономов смогла выявить сотни черных дыр, которые ранее были скрыты. Они находятся в галактиках, ранее не идентифицированных как содержащие квазары, чрезвычайно яркие объекты с быстро растущими сверхмассивными черными дырами. «Астрономы уже идентифицировали огромное количество черных дыр, но многие из них остаются неуловимыми», — сказал Донг-Ву Ким из Центра астрофизики | Harvard & Smithsonian (CfA), который руководил исследованием. «Наше исследование выявило пропавшую популяцию и помогло нам понять, как они себя ведут».
Уже около 40 лет ученые знают о галактиках, которые выглядят нормально в оптическом свете — со светом звезд и газа, но не имеют характерных оптических признаков квазара, — но ярко светятся в рентгеновских лучах. Они называют эти объекты «рентгеновски яркими, оптически нормальными галактиками» или «XBONG». Систематически просматривая глубокий каталог источников Chandra и сравнивая с оптическими данными SDSS, исследователи выявили 817 кандидатов XBONG, что более чем в десять раз превышает число, известное до того, как Chandra была запущена. Четкие изображения Chandra, не уступающие по качеству изображениям из SDSS, и большой объем данных в исходном каталоге Chandra позволили обнаружить такое количество кандидатов XBONG. Дальнейшее исследование показало, что около половины этих XBONG представляют собой популяцию ранее скрытых черных дыр.
«Эти результаты показывают, насколько эффективно сравнивать рентгеновские и оптические данные», — сказала соавтор Аманда Малнати, студентка колледжа Смита в Нортгемптоне, штат Массачусетс. «Каталог источников Chandra — это растущее сокровище, которое поможет астрономам делать открытия на долгие годы». Рентгеновские лучи особенно полезны для поиска быстрорастущих черных дыр, потому что материал, вращающийся вокруг них, перегрет до миллионов градусов и сильно светится в рентгеновском диапазоне. Толстый кокон из газа и пыли, окружающий черную дыру, блокирует большую часть или весь свет в оптическом диапазоне. Рентгеновские лучи, однако, проходят через кокон гораздо легче, чтобы их могла обнаружить Чандра.
Изучив количество рентгеновских лучей, обнаруженных при разных энергиях для каждого источника, команда пришла к выводу, что около половины кандидатов XBONG включают источники рентгеновского излучения, которые скрыты под плотным газом, поскольку было обнаружено относительно небольшое количество рентгеновских лучей низкой энергии. Такие рентгеновские лучи легче блокируются слоями окружающего газа, чем высокоэнергетические.
Эти источники рентгеновского излучения настолько яркие, что почти все они должны быть из материала, окружающего быстрорастущие сверхмассивные черные дыры. Данные NASA Wide-Field Infrared Survey Explorer предоставили дополнительные доказательства того, что около половины XBONG скрыты под землей, превращаясь в сверхмассивные черные дыры. Эти черные дыры находятся на расстоянии от 550 миллионов до 7,8 миллиардов световых лет от Земли. «Не каждый день вы можете сказать, что открыли черную дыру», — сказала соавтор Алисса Кэссити, аспирант Университета Британской Колумбии. «Поэтому очень приятно осознавать, что мы обнаружили сотни из них».
Объяснение XBONG, которые не погребены под густым газом, менее ясно. Около 100 источников рентгеновского излучения могут быть не отдельными точками рентгеновского излучения, а вместо этого кажутся рассредоточенными. Некоторые из них могут быть галактиками в ранее не идентифицированных группах или скоплениях галактик, которые, как известно, содержат большое количество горячего газа, излучающего рентгеновское излучение. Таким образом можно классифицировать не более 20% XBONG. Остальные 30% могут содержать сверхмассивные черные дыры, расположенные в галактиках, где оптические сигналы от сверхмассивных черных дыр разбавляются относительно ярким светом звезд. Ученым потребуются дополнительные исследования, чтобы выяснить истинную природу этих XBONG.
