Карликові галактики видаються місцем, де достатньо легко знайти чорну діру через їхній розмір. Однак насправді вони виявляються мандрівними, тобто значно сильніше змінюють своє положення відносно основної маси зір у порівнянні із Чумацьким шляхом.
Складність пошуку «блукаючих» чорних дір
Відстеження чорних дір у центрі карликових галактик виявилося складним завданням. Частково це пов’язано з тим, що вони мають тенденцію «блукати» і не розташовані в центрі галактики. Існує безліч галактик, які можуть містити таку чорну діру, але досі ми не мали достатніх даних, щоб підтвердити їх існування.
У новій статті Меган Штурм з Університету штату Монтана та її колег, проаналізовано додаткові дані з телескопів Chandra та Hubble щодо 12 потенційних кандидатів у активні галактичні ядра (AGN). Вони змогли підтвердити лише три з них, що підкреслює складність виділення цих масивних мандрівників.
Як утворилися «блукаючі» чорні діри?
Чому важливо знайти чорні діри в центрі галактик? Ранні чорні діри могли сформувати «насіння» галактик. Однак великі галактики, такі як наш Чумацький Шлях, зазнали багаторазових злиттів, що затуманило історію розвитку надмасивної чорної діри в їхньому центрі. З іншого боку, карликові галактики не зазнали стільки змін, тому їхні чорні діри більше схожі на те, як вони виглядали на початку існування Всесвіту, що дозволяє астрономам встановити більше обмежень на формування цих галактичних зародків.
Цікавим є також процес, за допомогою якого вони «блукають». Деякі моделювання карликових галактик передбачають, що до 50% їхніх центральних чорних дір можуть бути зміщені від центру. Це може бути спричинено або злиттям (що трапляється навіть для деяких менших карликових галактик), в результаті якого чорна діра гравітаційно «виштовхується» з центру, або, можливо, їхнім власним процесом формування.
Вони могли утворитися в газових хмарах, які спочатку не знаходилися в центрі галактики, і газ та пил навколо них або не встигли пристосуватися до їх гравітаційного тяжіння, або застрягли в нестабільному гравітаційному танці, де чорна діра ніколи не буде по-справжньому знаходитися в центрі галактики.
Ідентифікація чорних дір в карликових галактиках
Щоб спробувати знайти цих невловимих гігантів, автори проаналізували дані з телескопів Chandra і Hubble щодо 12 карликових галактик, які були виявлені за допомогою телескопа Very Large Array. Вони були «відібрані за радіосигналами» зі списку 111 карликових галактик, оскільки мали радіосигнали, типові для акреційних чорних дір, але які все ж могли бути створені в результаті стандартного зореутворення. Автори хотіли з’ясувати причину цих сигналів і підтвердити або спростувати існування цих чорних дір.
З 12 об’єктів вони змогли повністю підтвердити лише три, використовуючи «багатохвильові докази» сильних сигналів у радіодіапазоні (VLA), рентгенівському діапазоні (Chandra) та оптичному діапазоні (Hubble), хоча навіть з цими підтвердженнями не всі об’єкти були особливо яскравими в усіх трьох діапазонах. Один (відомий як «ID 26» за його класифікацією у більшому списку кандидатів на AGN) був єдиним, який підтвердився як «яскравий» у всіх трьох діапазонах. Інший (ID 82) був помітний лише в рентгенівському діапазоні, що означає, що його оптичне світло, ймовірно, затуманено газом і пилом, хоча інші дослідження виявили «корональні» лінії, які вказували на те, що це була акреційна чорна діра. ID 83, з іншого боку, був дуже яскравим у рентгенівському випромінюванні і мав оптичні довжини хвиль, що відповідали чорній дірі.
Непідтверджені та помилкові джерела
У наборі даних було два «самозванці», і хоча спочатку вони виглядали так, ніби також могли бути AGN, автори знайшли інші причини їхньої яскравості. ID 64 мав дуже яскраве оптичне джерело, зміщене від центру своєї галактики, але після вивчення червоного зсуву галактики порівняно з оптичним джерелом за даними обсерваторії Паломар, автори зрозуміли, що джерелом оптичного випромінювання насправді була фонова галактика, яка збігалася з карликовою галактикою на передньому плані. По суті, AGN фонової галактики створював враження, ніби вона «блукає» у передній галактиці, незважаючи на те, що вона на мільярди років старша і, отже, знаходиться далі.
Ще однією помилковою тривогою був ID 92. Дані телескопа Hubble показали, що радіосигнал, який надходив з цієї галактики, збігався з дуже активною областю зореутворення. Подальший аналіз даних дозволив авторам зробити висновок, що радіоджерело, ймовірно, походило від «суперзіркового скупчення», а не від AGN.
Це все ще залишало сім інших радіоджерел, які не були виявлені ні в рентгенівському, ні в оптичному діапазонах, і для яких не було чіткого пояснення. Однак відсутність підтвердження в науці іноді призводить до появи нових теорій, і саме це сталося в даному випадку. Автори вважають, що три з «примарних» кандидатів насправді є фоновими джерелами, головним чином тому, що вони знаходяться дуже далеко від центрів своїх галактик. Один конкретний примарний об’єкт (ID 65) може насправді бути джерелом швидкого радіоспалаху (FRB), походження якого досі залишається предметом дискусій.
Ці теорії залишатимуться невирішеними, доки не з’явиться можливість використовувати більш потужний телескоп, такий як космічний телескоп James Webb. Незабаром буде прийнято рішення про те, на що буде витрачено час спостережень у п’ятому році роботи телескопа, і поки що невідомо, чи подала команда з Університету штату Монтана пропозицію про відстеження цих примарних мандрівників. Навіть якщо вони цього не зробили, принаймні сама нова стаття є кроком до того, щоб наздогнати деякі з цих цікавих зв’язків із раннім Всесвітом.
За матеріалами: phys.org
