Зіткнення викликають чорні діри

Дослідники знаходять причину для активних центрів галактик

Світи в зіткненні: об'єднання галактик - тут система NGC 2207 у сузір'ї Великої собаки - ймовірно, є попередниками активних галактичних ядер. © ESO
читати вголос

В основі більшості галактик сидить величезна чорна діра. Наш Чумацький Шлях теж має такий, але він поводиться досить спокійно - на відміну від важких масових монстрів у інших галактиках. Зараз дослідники спостерігали 199 цих зіркових систем і з'ясували, чому чорні діри в їх центрах настільки активні: мабуть, вони були "включені" об'єднанням великих галактик приблизно 700 мільйонів років тому.

У той час як чорна діра в центрі нашого Чумацького Шляху відповідає приблизно чотирма мільйонам сонячних мас, чорні діри в досліджуваних 199 галактиках мають масу, як правило, 300 мільйонів сонців, повідомляють вчені Інституту позаземної фізики Макса Планка та інших установ у Гарчінгу Журнал "Астрофізичний журнал". Крім того, ці галактики набагато більші, ніж наша галактика Чумацький Шлях, і їх внутрішність випромінює набагато більшу світність, ніж у звичайних галактик.

Як газ потрапляє в чорну діру?

Астрономи вважають, що це випромінювання породжується впливом речовини на дуже важку чорну діру в центрі. Попередні дослідження свідчать про те, що зародження та еволюція галактик та їх центральних чорних дір тісно пов'язані. Однак існують різні способи, коли газ, розподілений у галактиці, досягає чорної діри. Дослідники досі не знають, який із цих механізмів переважає на якій стадії розвитку галактики.

Два основні шляхи є або внутрішніми збуреннями, такими як нестабільність в галактичному диску, або злиття і гравітаційна взаємодія між близькими парами галактик. З точки зору просторового розподілу активних галактик та їх маси, моделювання цих процесів призводить до різних прогнозів.

Попередні дослідження розглядали зоряні системи, вибрані виключно для їх оптичного чи м'якого рентгенівського випромінювання. Природно, велика частина випромінювання з чорної діри, яка частково проковтується пилом та іншою речовиною в галактиці, була проігнорована. дисплей

Жорстке рентгенівське випромінювання

"Для нашого дослідження ми обмежилися галактиками, які були відібрані для жорсткого випромінювання рентгенівських променів під час обстеження неба Свіфт-БАТ", - говорить Ніко Капеллуті з Інституту позаземної фізики Макса Планка. "Цей каталог пропонує унікальну характеристику різних джерел". За словами співавтора Марко Аджелло, вченого з Інституту фізики і космології частинок Кавлі в Стенфорді (США), обстеження неба забезпечує повну картину локальних активних галактик. "Це дозволило нам зробити вимірювання прямо перед нашими космологічними дверима".

Вперше аналіз просторового розподілу 199 вибраних галактик дає чітку картину спільної еволюції галактик та їх активних ядер у сусідньому Всесвіті. Після цього активні галактики розміщують у своїх центрах чорні діри, як правило, близько 300 мільйонів сонячних мас. Маса самої системи Чумацького Шляху еквівалентна приблизно 200 мільярдам сонців.

Великі бульбашки темної речовини

Галактики, у свою чергу, знаходяться у великих бульбашках темної матерії - такої ж масивної, як 100 галактик Чумацького Шляху. Ці властивості тісно пов'язані зі світністю: більш світлі джерела надходять з більш масивних галактик з більшими чорними дірами.

Порівнюючи дані спостережень із прогнозами теоретичних моделей, вчені встановили, що найбільш вірогідним сценарієм виникнення локальних активних галактик є космічне зіткнення: Активні галактичні ядра вибухнули приблизно 700 мільйонів років тому після злиття великі галактики і дуже яскраво сяяли на своїх перших етапах життя, каже Каппеллуті. Тоді вони виграли більшість своєї маси.

Голодні чорні діри

Приблизно через 200 до 500 мільйонів років приріст маси став так званим нарощенням - менш і менш ефективним, оскільки закінчувалися поставки газу. Незважаючи на те, що галактичні ядра переросли в надмасивні чорні діри - з 100 до 1000 сонячних мас - вони все ще випромінюють лише помірну освітленість порівняно з іншими активними галактичними ядрами, оскільки запас матеріалу відсутній і Голодні чорні люди, як би.

Результати команди під керівництвом Каппеллуті значно сприяють кращому розумінню походження чорних дір у центрах галактик. У найближчі роки рентгенівські телескопи наступного покоління - такі як eROSITA, який зараз будується в Інституті позаземної фізики Макса Планка - продовжуватимуть відображати чорні діри та темну речовину, Очікується, що ці дослідження висвітлять історію найбільш екзотичних явищ у Всесвіті.

(MPG, 15.06.2010 - DLO)