Карликовые галактики представляются местом, где достаточно легко найти черную дыру из-за их размера. Однако на самом деле они оказываются странствующими, то есть значительно сильнее изменяют свое положение относительно основной массы звезд по сравнению с Млечным путем.
Сложность поиска «блуждающих» черных дыр
Отслеживание черных дыр в центре карликовых галактик оказалось сложной задачей. Отчасти это связано с тем, что они имеют тенденцию «бродить» и не расположены в центре галактики. Существует множество галактик, которые могут содержать такую черную дыру, но до сих пор у нас не было достаточных данных, чтобы подтвердить их существование.
В новой статье Меган Штурм из Университета штата Монтана и ее коллег проанализированы дополнительные данные из телескопов Chandra и Hubble по поводу 12 потенциальных кандидатов в активные галактические ядра (AGN). Они смогли подтвердить всего три из них, что подчеркивает сложность выделения этих массивных путешественников.
Как образовались «блуждающие» черные дыры?
Почему важно найти черные дыры в центре галактик? Ранние черные дыры могли сформировать «семена» галактик. Однако большие галактики, такие как наш Млечный Путь, претерпели многократные слияния, что затуманило историю развития сверхмассивной черной дыры в их центре. С другой стороны, карликовые галактики не претерпели столько изменений, поэтому их черные дыры больше похожи на то, как они выглядели в начале существования Вселенной, что позволяет астрономам установить больше ограничений на формирование этих галактических зародышей.
Интересен также процесс, с помощью которого они «блуждают». Некоторые моделирования карликовых галактик предполагают, что до 50% их центральных черных дыр могут быть смещены от центра. Это может быть вызвано либо слиянием (что случается даже для некоторых меньших карликовых галактик), в результате которого черная дыра гравитационно выталкивается из центра, или, возможно, их собственным процессом формирования.
Они могли образоваться в газовых облаках, которые поначалу не находились в центре галактики, и газ и пыль вокруг них либо не успели приспособиться к их гравитационному тяготению, либо застряли в нестабильном гравитационном танце, где черная дыра никогда не будет по-настоящему находиться в центре галактики.
Идентификация черных дыр в карликовых галактиках
Чтобы попытаться найти этих неосязаемых гигантов, авторы проанализировали данные из телескопов Chandra и Hubble относительно 12 карликовых галактик, обнаруженных с помощью телескопа Very Large Array. Они были «отобраны по радиосигналам» из списка 111 карликовых галактик, поскольку имели радиосигналы, типичные для аккреционных черных дыр, но которые все же могли быть созданы в результате стандартного звездообразования. Авторы хотели выяснить причину этих сигналов и подтвердить или опровергнуть существование этих черных дыр.
Из 12 объектов они смогли полностью подтвердить только три, используя «многоволновые доказательства» сильных сигналов в радиодиапазоне (VLA), рентгеновском диапазоне (Chandra) и оптическом диапазоне (Hubble), хотя даже с этими подтверждениями не все объекты были особенно яркими во всех трех диапазонах. Один (известный как ID 26 по его классификации в большем списке кандидатов на AGN) был единственным, который подтвердился как яркий во всех трех диапазонах. Другой (ID 82) был заметен только в рентгеновском диапазоне, что означает, что его оптический свет, вероятно, затуманен газом и пылью, хотя другие исследования обнаружили «корональные» линии, указывающие на то, что это была черная аккреционная дыра. ID 83, с другой стороны, был очень ярким в рентгеновском излучении и обладал оптическими длинами волн, соответствовавшими черной дыре.
Неподтвержденные и ложные источники
В наборе данных было два «самозванца», и хотя поначалу они выглядели так, будто также могли быть AGN, авторы нашли другие причины их яркости. ID 64 имел очень яркий оптический источник, смещенный от центра своей галактики, но после изучения красного смещения галактики по сравнению с оптическим источником по данным обсерватории Паломар, авторы поняли, что источником оптического излучения на самом деле была фоновая галактика, которая совпадала с карликовой галактикой. По сути, AGN фоновой галактики создавал впечатление, будто она «блуждает» в передней галактике, несмотря на то, что она на миллиарды лет старше и, следовательно, находится дальше.
Еще одной ошибочной тревогой был ID 92. Данные телескопа Hubble показали, что поступавший из этой галактики радиосигнал совпадал с очень активной областью звездообразования. Дальнейший анализ данных позволил авторам заключить, что радиоисточник, вероятно, происходил от «суперзвездного скопления», а не от AGN.
Это все еще оставляло семь других радиоисточников, не обнаруженных ни в рентгеновском, ни в оптическом диапазонах, и для которых не было четкого объяснения. Однако отсутствие подтверждения в науке иногда приводит к появлению новых теорий и именно это произошло в данном случае. Авторы считают, что три из “призрачных” кандидатов на самом деле являются фоновыми источниками, главным образом потому, что они находятся очень далеко от центров своих галактик. Один конкретный призрачный объект (ID 65) может быть источником быстрой радиовспышки (FRB), происхождение которого до сих пор остается предметом дискуссий.
Эти теории будут оставаться нерешенными до тех пор, пока не появится возможность использовать более мощный телескоп, такой как космический телескоп James Webb. В скором времени будет принято решение о том, на что будет потрачено время наблюдений в пятом году работы телескопа, и пока неизвестно, подала ли команда из Университета штата Монтана предложение об отслеживании этих призрачных путешественников. Даже если они этого не сделали, по крайней мере, самая новая статья является шагом к тому, чтобы догнать некоторые из этих интересных связей с ранней Вселенной.
По материалам: phys.org
