|
Блуждающая черная дыра в соседней галактике
|
|
|
|
Традиционно считается, что черные дыры "находятся" в центрах галактик. Однако исследовательская группа под руководством доктора Ань Тао из Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук обнаружила блуждающую черную дыру в карликовой галактике, расположенной на расстоянии около 230 миллионов световых лет (красное смещение z = 0,017).
|
|
|
|
В отличие от типичных черных дыр, эта расположена не в центре галактики, а смещена почти на один килопарсек и испускает радиоволны. Эта безъядерная аккрецирующая черная дыра со струями, обнаруженная в соседней карликовой галактике, является одним из самых близких и убедительных подтвержденных на сегодняшний день случаев.
|
|
|
|
Открытие, опубликованное в журнале Science Bulletin 4 сентября, подтверждает идею о том, что рост черных дыр не ограничивается центрами галактик, предлагая новый взгляд на то, как сверхмассивные черные дыры могли так быстро расти в ранней Вселенной.
|
|
|
|
Черные дыры не всегда находятся в центрах галактик
|
|
|
|
В общепринятой картине космоса черные дыры часто рассматриваются как "сердца" галактик. Однако все большее число наблюдений показывает, что некоторые черные дыры не остаются послушно в центре галактики. Вместо этого они перемещаются, перемещаясь по галактическому диску или окраинам. Эти перемещенные черные дыры называются блуждающими черными дырами, подобно заблудившимся путешественникам, дрейфующим по Вселенной.
|
|
|
|
|
|
|
Зачем искать их в карликовых галактиках? Карликовые галактики имеют меньшую массу и относительно простую эволюционную историю. Они действуют как "космические окаменелости", которые хранят информацию о раннем росте черных дыр.
|
|
|
|
Теория предсказывает, что гравитационная отдача после слияния галактик или взаимодействия с участием нескольких тел может легко вытолкнуть черные дыры из неглубоких гравитационных колодцев карликовых галактик, заставив их блуждать на расстоянии тысяч световых лет. Некоторые модели даже предполагают, что значительная часть черных дыр в карликовых галактиках может быть смещена почти на килопарсек (около 3000 световых лет). Однако в течение длительного времени отсутствовали прямые и однозначные данные наблюдений.
|
|
|
|
Исследователи во главе с доктором Аном сосредоточились на карликовой галактике под названием Манга 12772-12704, расположенной всего на расстоянии около 230 миллионов световых лет (z = 0,017) от Земли. Используя данные integral field unit, полученные в ходе картографирования близлежащих галактик в рамках исследования обсерватории Apache Point (MaNGA), они обнаружили, что эта галактика демонстрирует слабые признаки активного галактического ядра (AGN). Несмотря на то, что ее общая морфология правильная и не имеет явных признаков слияния или двойного галактического объединения, выделяется одна ключевая особенность: связанное с ней радиоизлучение смещено от геометрического центра галактики почти на один килопарсек (kpc).
|
|
|
|
Последующие наблюдения с помощью антенной системы Very Long Baseline Array (VLBA) на частотах 1,6 и 4,9 ГГц показали, что источник находится на расстоянии 2,68 угловых секунд от центра галактики (что соответствует 0,94 кпк), а яркостная температура радиоядра превышает 1 миллиард Кельвинов. На частоте 1,6 ГГц они обнаружили струйную структуру, простирающуюся примерно на 2,2 парсека (7,2 световых года) в юго-восточном направлении. Это типичные признаки AGN.
|
|
|
|
Кроме того, проанализировав архивные данные за 1993-2023 годы, исследователи обнаружили, что источник проявляет нерегулярную долгосрочную изменчивость, становясь то ярче, то тусклее на протяжении десятилетий. Такое поведение согласуется с устойчивой аккрецией черной дыры на месте и четко отличается от монотонно уменьшающихся остатков сверхновых, что фактически исключает таких "самозванцев".
|
|
|
|
Исходя из звездной массы галактики-хозяина, масса черной дыры оценивается примерно в 300 000 раз больше массы Солнца, что относит ее к категории черных дыр средней массы (IMBH).
|
|
|
|
Вместе они подтвердили, что это действительно активно аккрецирующая неядерная черная дыра со струями - на данный момент это самый близкий и достоверно подтвержденный случай такого рода. "Это похоже на космический маяк, освещенный блуждающей черной дырой, которая, хотя и удалилась от центра галактики, по-прежнему излучает мощную энергию", - сказал доктор Лю Юаньци, соавтор исследования.
|
|
|
|
С более широкой статистической точки зрения это открытие особенно поразительно. Из более чем 3000 карликовых галактик МаНГА 628 показали возможную активность AGN, и около 62% оказались смещенными от своих оптических центров. Только MaNGA 12772-12704 удовлетворяла критериям "тройного убедительного доказательства": компактное ядро с высокой яркостью, струи размером в парсек и изменчивость на протяжении десятилетий. Это говорит о том, что неядерные явления могут быть не редкостью. Однако "кандидат" не означает подтвержденное обнаружение.
|
|
|
|
"Особенно в карликовых галактиках чрезвычайно трудно получить четкие наблюдательные данные о блуждающем сверхвысокочастотном ядре", - сказал доктор Мар Мескуа, соавтор исследования из Института космических наук Испании.
|
|
|
|
Долгое время преобладало мнение, что сверхмассивные черные дыры в основном растут в центрах галактик, быстро питаясь центральными газовыми резервуарами. Однако это исследование показывает, что черная дыра средней массы, расположенная за пределами ядра галактики, также может поддерживать аккрецию и создавать джеты. Эти результаты обеспечивают прямую наблюдательную поддержку идеи о том, что распределенное питание и рост на нескольких участках являются потенциальными путями быстрого формирования сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной.
|
|
|
|
"Это открытие заставляет нас переосмыслить совместную эволюцию черных дыр и галактик. Черные дыры являются не только центральными "двигателями", они также могут незаметно изменять форму своих галактик-хозяев, находясь на окраинах", - сказал доктор Ан.
|
|
|
|
Даже находясь на "окраине" галактики, блуждающие черные дыры могут выделять энергию в окружающую среду посредством мощных потоков, влияющих на динамику галактики и звездообразование.
|
|
Обзор: Открытие космической популяции "невидимых" черных дыр
|
|
|
|
Это исследование превращает блуждающие черные дыры из теоретических предположений в реальность прямых наблюдений. С появлением телескопов следующего поколения такие "потерянные черные дыры", возможно, больше не будут редкостью. В ближайшем будущем чрезвычайно большие оптические телескопы будут измерять центры и структуры галактик с более высокой точностью.
|
|
|
|
Между тем, глубокие радиоразведочные работы с высоким разрешением с использованием таких средств, как пятисотметровый сферический телескоп с апертурой (FAST) core array и Square Kilometer Array, позволят обнаруживать даже более слабые радиосигналы, потенциально разрешая микроструи субпарсекового масштаба. Эти достижения приведут к прорывам в подтверждении и статистическом изучении неядерных черных дыр.
|
|
|
|
Возможно, однажды мы поймем, что блуждающие черные дыры вовсе не редкость, а скорее молчаливые путешественники по краям галактик, незаметно формирующие космическую эволюцию своих хозяев.
|
|
|
|
Источник
|
