|
Блуждающие черные дыры расскажут историю галактики
|
|
|
|
Если вы хотите понять, как возникают черные дыры, то, по мнению астрономов из Йельского университета, вам нужно заглянуть за пределы центров галактик и начать поиски в укромных уголках. Именно там вы найдете «странников» — черные дыры, чьи перемещения могут рассказать о том, как образовались первые черные дыры.
|
|
|
|
В новом исследовании, опубликованном в журнале The Astrophysical Journal Letters, астрономы Эмма Джейн Веллер и Приямвада Натараджан из Йельского университета, а также Колин Берк из Университета Северного Техаса обнаружили, что черные дыры, которые обычно находятся в центрах галактик, могут смещаться из-за слияния галактик и блуждать вдали от своего первоначального местоположения на протяжении миллиардов лет. Этот процесс еще более выражен в небольших галактиках, где гравитация, притягивающая блуждающую черную дыру к центру, слабее.
|
|
|
|
«Наши результаты показывают, что для понимания происхождения и динамики массивных черных дыр, а также истории галактик, в которых они находятся, необходимо учитывать не только черные дыры в центрах галактик, но и блуждающие черные дыры», — говорит Веллер, которая руководила исследованием и является студенткой факультета астрономии Высшей школы искусств и наук Йельского университета.
|
|
|
|
|
|
|
Считается, что самые первые черные дыры образовались из «зародышей» в ранней Вселенной. Согласно некоторым теориям, первые звезды во Вселенной оставили после себя относительно «легкие» «зародыши» (черные дыры меньшего размера). Согласно другим теориям, «тяжелые» «зародыши» (черные дыры большего размера) образовались еще раньше в результате таких процессов, как прямой коллапс первичного газа.
|
|
|
|
Натараджан, профессор астрономии имени Джозефа С. и Софии С. Фрутон и профессор физики на факультете искусств и наук Йельского университета, а также научный руководитель Веллера, является одним из главных сторонников теории «тяжелых зародышей».
|
|
|
|
«Самое интересное в наших открытиях то, что черные дыры, похоже, хранят в памяти не только обстоятельства своего рождения, — говорит Натараджан. — Их нынешнее местоположение несет отпечаток всего, что происходило с галактиками, в которых они находятся. Отделив черные дыры в центрах галактик от блуждающих черных дыр, мы сможем разделить эти две истории».
|
|
|
|
Отслеживание черных дыр за пределами центров галактик
|
|
|
|
Для исследования ученые использовали ASTRID — космологическую симуляцию, которая отслеживает эволюцию темной материи, газа, звезд и черных дыр. Команда изучила галактики со звездной массой от 10 миллионов до 1 триллиона солнечных масс и проследила их эволюцию на протяжении примерно 12,6 миллиарда лет.
|
|
|
|
Одной из важных особенностей моделирования ASTRID является то, что оно не привязывает чёрные дыры искусственно к центрам их галактик. Вместо этого оно моделирует гравитационные силы, которые заставляют чёрные дыры перемещаться в пространстве и постепенно приближаться к центрам своих галактик. Это позволило исследователям провести различие между чёрными дырами, находящимися в центре галактики, и блуждающими чёрными дырами.
|
|
|
|
«Возможно, самые интересные чёрные дыры во Вселенной — это те, которые блуждают по космосу», — говорит Натараджан.
|
|
В маломассивных галактиках сохранились важные подсказки
|
|
|
|
Действительно, в ходе моделирования исследователи обнаружили, что в маломассивных галактиках количество галактик с блуждающими чёрными дырами увеличивается, а количество галактик с чёрными дырами в центре уменьшается.
|
|
|
|
Моделирование ASTRID выявило и другие интригующие закономерности. Оно показало, что маломассивные галактики сохраняют информацию о своей первоначальной «затравочной» популяции даже после миллиардов лет роста и слияний. Кроме того, маломассивные галактики, в которых прекратилось формирование звёзд, с большей вероятностью содержат чёрные дыры в центре, а в галактиках, в которых продолжается формирование звёзд, с большей вероятностью находятся блуждающие чёрные дыры.
|
|
|
|
«Чёрные дыры — это своеобразные космические архивариусы, — говорит Натараджан. — Их количество говорит нам о том, как они появились, а их расположение — о том, как формировались их галактики».
|
|
Многочисленные поиски блуждающих чёрных дыр
|
|
|
|
По словам исследователей, полученные результаты могут стать основой для более комплексного подхода к поиску и изучению происхождения черных дыр. Этот подход будет включать в себя глубокие рентгеновские наблюдения, оптическую и инфракрасную спектроскопию, радиоизмерения и поиск кратковременных «вспышек», возникающих при разрывании звезд черными дырами.
|
|
|
|
«Каждый из этих методов позволяет исследовать разные части популяции, — говорит Уэллер. — Объединив наблюдения с результатами моделирования, мы сможем выявить признаки формирования черных дыр и эволюции галактик».
|
|
|
|
Источник
|
