|
Обнаруживается все больше сверхмассивных черных дыр
|
|
|
|
Одна из вещей, которую астрономы обнаруживают при изучении галактик, - это корреляция между массой галактики и массой ее сверхмассивной черной дыры. Вопреки распространенному мнению, эти сверхмалые галактики не являются "якорями" для своих галактик; они составляют лишь небольшую часть массы галактики. В местных галактиках отношение массы сверхмалых галактик к массе галактики составляет около 0,1%-0,5%.
|
|
|
|
Но JWST перевернул это представление. Его наблюдения в глубоком инфракрасном диапазоне показали, что галактики в ранней Вселенной могут иметь гораздо больший размер, чем этот, что ставит под сомнение наше понимание роста галактик. Проще говоря, согласно нашему пониманию, в этих галактиках не должно было быть таких огромных черных дыр на столь раннем этапе существования Вселенной.
|
|
|
|
В результате нового исследования, основанного в основном на JWST, была обнаружена пара карликовых галактик, которые, по-видимому, имеют SMBH, нарушающий правила. Это не первые карликовые галактики с такими массивными черными дырами, но они отличаются от многих других. Они не такие древние и находятся на промежуточных красных смещениях.
|
|
|
|
Исследование называется "JWST Выявляет двух сверхмассивных кандидатов в черные дыры в Карликовых галактиках при z=0,7: перевод поиска черных дыр в режим карликовых галактик". Ведущим автором является Эдуардо Иани, научный сотрудник Института науки и технологий Австрии. Исследование было опубликовано в журнале Astronomy and Astrophysics и доступно на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
|
|
|
"Мы сообщаем об открытии и характеристике двух компактных галактик, Пелиаса и Нелея, с z = 0,71 и z = 0,75", - пишут исследователи. "Оба они демонстрируют необычное спектральное распределение энергии (SED) с очень синим УФ-оптическим излучением в остальной части спектра и резким повышением в ближней и средней инфракрасной областях спектра".
|
|
|
|
В наблюдениях этой пары галактик есть расхождения. В ультрафиолетовом оптическом диапазоне, который может наблюдать NIRISS/NIRSpec, галактики выглядят как нетронутые галактики с малой массой, в которых вспыхивают звезды. Это означает, что они очень голубые, имеют низкий уровень пыли и молодые звезды, которые ионизируют свое окружение.
|
|
|
|
Но в наблюдениях MIRI, выполненных JWST, они выглядят иначе. Они показывают избыток излучения в среднем инфракрасном диапазоне, который не может быть объяснен звездными массами галактик. Единственное другое объяснение заключается в том, что активные ядра галактик (AGN) глубоко погружены в пыль. "Фотометрия JWST/MIRI выявляет сильное превышение среднего инфракрасного диапазона, которое не может быть объяснено только звездным населением или нагретой в процессе звездообразования пылью, что требует наличия компонента горячей пыли, наиболее естественно связанного с глубоко внедренным активным ядром галактики (AGN)", - объясняют авторы.
|
|
|
|
На центральные черные дыры в обеих галактиках приходится до 60% массы галактики, хотя это и находится в верхнем диапазоне оценок исследователей. Это ошеломляющее число. Это показывает, что даже в галактиках со средним красным смещением могут быть чрезвычайно массивные черные дыры. Возможно, это связано с тем, что они выросли первыми, прежде чем образовалось достаточное количество звезд, чтобы увеличить звездную массу галактик.
|
|
|
|
Но это еще не все. Как правило, AGN излучают рентгеновские лучи, но ни один из них не был обнаружен. "Отсутствие рентгеновских снимков говорит о том, что скопление может быть либо сильно затемнено, либо, по сути, слабо просвечивается рентгеновскими лучами", - пишут исследователи. Это может быть связано с Суперэддингтоновской аккрецией. Хотя черные дыры в Пелиасе и Нелее имеют большие массы по сравнению с их галактиками, их автономные массы довольно малы, и это согласуется с Суперэддингтоновской аккрецией.
|
|
|
|
Это одни из самых маленьких из когда-либо найденных галактик с активными галактическими ядрами. "Предполагаемые массы звезд относят наши цели к числу наименее массивных из подтвержденных галактик-хозяев AGN и к крайне маломассивному хвосту карликовых галактик-кандидатов в хозяева AGN, собранных в недавних исследованиях", - пишут авторы.
|
|
|
|
По словам Иани и его коллег-исследователей, только Суперэддингтоновская аккреция может объяснить появление этих галактик. "Считается, что фазы Суперэддингтона способствуют быстрому раннему росту черных дыр, особенно в галактиках с малой массой", - объясняют они. Но они также объясняют, что "систематические неопределенности в оценках массы черных дыр, когда локальные соотношения масштабирования экстраполируются на режим карликов", могут выглядеть как суперэддингтоновская аккреция, даже если это не так.
|
|
|
|
Авторы также исследуют возможную связь между этой парой карликовых галактик и знаменитыми Маленькими красными точками (LRD) из-за их сходного спектрального распределения энергии. "Форма SED, наблюдаемая в наших мишенях, также мотивирует к сравнению с недавно выявленным классом LRD", - пишут они. Пара карликов может быть аналогами LRD с меньшим красным смещением, а галактика AGN, окруженная толстым слоем пыли, доминирует в излучаемом свете, пока галактика еще формируется.
|
|
|
|
"В целом, Пелиас и Нелей демонстрируют, что быстрый рост черных дыр, покрытых пылью, может происходить в галактиках со звездными массами, составляющими всего 10^7 масс Солнца", - объясняют авторы. Этот вывод дополняет другую работу JWST, показывающую, что массивные черные дыры были намного больше, чем предполагали астрофизики, не только в самых древних галактиках, но и в карликовых галактиках с более средними красными смещениями.
|
|
|
|
Как и в большинстве случаев в астрономии, следующим шагом является поиск большего количества примеров таких типов карликов и их тщательное изучение. Это потребует от рентгеновских телескопов, таких как "Чандра" и будущей миссии "Афина", напряженной работы. Наблюдения JWST/MIRI и радионаблюдения с ALMA также сыграют свою роль. В конечном счете, исследователям необходимо выяснить, насколько распространены такие DG, как Пелиас и Нелей.
|
|
|
|
"В более длительных временных масштабах такие объекты, как Римский космический телескоп и обсерватории класса ELT, позволят проводить систематический поиск подобных маломассивных затененных галактик AGN и определять их внутреннюю структуру, обеспечивая критическую проверку того, является ли предполагаемая фаза встроенной аккреции общим путем в эволюции DG", - заключают исследователи.
|
|
|
|
Источник
|
