Столкновение галактик и черные дыры

В сравнении с нашей собственной галактикой, центральная черная дыра которой была измерена и составила приблизительно 4 миллиона солнечных масс, 199 изученных и проанализированных галактик имеют черные дыры в 300 миллионов солнечных масс, такие галактики намного больше нашего Млечного пути и являются активными, то есть внутренняя часть галактики имеет значительно большую нормальной яркость.

Астрономы предполагают, что происхождение радиации связано с увеличением материи супермассивных черных дыр. Предыдущее исследование показало, что формирование и дальнейшее развитие галактик и черных дыр неразрывно связано. Однако есть различные предположение, как межзвездный газ направляется к черной дыре, и неясно какой из механизмов является доминирующим в той или иной стадии развития галактики.

Сегодня существует предположение о двух основных механизмах: или внутреннее разрушение, такое как дисковая неустойчивость галактики, или слияние и периодическое взаимодействие между близко расположенными галактиками. Моделирование этих сценариев порождает различные прогнозы, касающиеся объединений в кластеры активных галактик.

Активные галактики для предыдущих исследований были отобраны по характеру оптического или слабопроникающего рентгеновского излучения, значительная часть которого теряется за счет аккреции, связанной с абсорбцией и другими эффектами вблизи черных дыр.

«Для нашего примера мы использовали галактики, отобранные по их жесткому рентгеновскому излучению с помощью Swift-BAT исследования, которое обеспечило беспрецедентную глубину и показало исходные свойства источников излучения»,-прокомментировал руководитель проекта Нико Каппеллути из института Внеземной Физики Макса Планка.

«Благодаря такому обзору мы получили образцы активных галактик, таким образом, мы сможем провести измерение черных дыр и гало черной материи, которая является ‘космологическим фоном’»,- добавил Marco Ajello, соавтор исследования из института Kavli астрофизики частиц и космологии Стенфордского университета Palo Alto, Калифорнии, США.

Собранный воедино анализ 199-ти галактик, отобранных таким методом впервые, формирует непредубежденную картину сосуществования и развития галактик и их активных ядер в локальной вселенной.

Ученые предполагают, что черные дыры, питающие активные галактики, имеют массу приблизительно равную 300 миллионам солнечных масс и приняты массивными галактиками приблизительно в 200 миллиардов солнечных масс, находящихся в больших пузырях темной материи, составляющих по массе около 100 млечных путей. Такие свойства напрямую связаны с яркостью, то есть более яркие источники находятся в более массивных галактиках с большими черными дырами.

Собрав воедино наблюдения и теоретически смоделированный прогноз, ученые предположили, что наиболее вероятный сценарий развития локально активных галактик — их слияние: «активные галактические ядра «включаются» после процесса слияния, произошедшего приблизительно 700 миллионов лет назад и ярко сияют в первой части своей жизни, когда и получают основную часть своей массы»,- сказал в заключении Кэппеллути.

Приблизительно через 200 — 500 миллионов лет они начнут соединяться с более мелкими галактиками, поскольку газовые бассейны будут исчерпываться. Сегодня, они растут, а супермассивныые черные дыры достигают 100 — 1 000 миллионов солнечных масс и сияют с умеренно низкой яркостью по сравнению с другими активными галактиками. » Черные дыры «голодают», поскольку газа становится всё меньше и меньше.

Полученные результаты будут опубликованы в известном Astrophysical Journal, они внесут важный вклад в наше понимание происхождения супермассивных черных дыр, сияющих в центрах галактик и озадачивающих астрономов в течение почти целого столетия.

В ближайшие годы новая генерация рентген-телескопов типа «eROSITA», которые сейчас конструируются в Институте Внеземной физики Макса Планка, будет производить дальнейшее картирование черных дыр и темной материи. Новые исследования откроют новые перспективы в изучении самых экзотических явлений во Вселенной.