Астрономія
Астрономія

Надмасивна чорна діра перемістилася всередині своєї галактики

Завдяки спостереженням за допомогою обсерваторій Аресібо та Джеміні дослідники встановили, що надмасивна чорна діра J0437+2456 та галактика, у якій вона знаходиться, рухаються із різною швидкістю. Автори статті у журналі The Astrophysical Journal вважають: так сталося через те, що галактика була динамічно збурена. Втім, лишається незрозумілою, що саме зробило надмасивну чорну діру мобільною: походження з іншої галактики, подвійна система надмасивних чорних дір чи віддача після злиття двох надмасивних чорних дір.

NASA / JPL-Caltech

NASA / JPL-Caltech

Що відомо про рух надмасивних чорних дір всередині галактик?

Враховуючи те, що майже усі галактики містять центральні надмасивні чорні діри, вважається неминучим, що при злитті галактик вони також будуть взаємодіяти між собою. Існує два основні динамічні стани, які з’являються у результаті такої взаємодії: подвійна система надмасивних чорних дір та подія гравітаційної віддачі, якщо ці об’єкти злилися. Обидва сценарії передбачають суттєве відхилення від рівноваги руху надмасивної чорної діри по відношенню до середовища навколо неї. Проте, незважаючи на проведені спостереження, прямі динамічні докази такого руху були відсутні. Очікується, що без взаємодії із об’єктами порівнянної маси надмасивна чорна діра знаходиться в кінетичній рівновазі з навколишнім середовищем. Для більшості систем рівноважна швидкість надмасивної чорної діри становить менше одного кілометра на секунду по відношенню до барицентру системи.

Який об’єкт вивчали астрономи?

Спіральна галактика J0437+2456 знаходиться на відстані 70 мегапарсек (228 мільйонів світлових років) від Сонця. Попередні дослідження показали різницю у видимих швидкостях цієї галактики та її надмасивної чорної діри. Це вдалося встановити завдяки спостереженням за яскравими мегамазерами. Космічні мазери перевипромінюють енергію джерела, що знаходиться поблизу, у вузькій частині мікрохвильової області спектра. Таке випромінювання може виникати, наприклад, у молекулярних хмарах. Ключова ідея полягає в тому, що мазери у акреційних дисках навколо надмасивних чорних дір дозволяють визначити гравітаційний потенціал цієї області та вирахувати швидкість чорної діри.

Галактика J0437+2456. Sloan Digital Sky Survey

Галактика J0437+2456. Sloan Digital Sky Survey

Про що вони дізналися?

У новому дослідженні астрономи проанілзували надмасивну чорну діру J0437+2456 за допомогою обсерваторій Аресібо і Джеміні та змогли підтвердити її своєрідний рух всередині галактики. Виявилося, що уся галактика загалом є системою із складним рухом. На найменших масштабах у її центрі (менше одного парсека, або 3 світлових років), де газ рухається під впливом гравітаційного потенціалу надмасивної чорної діри, водяні мазери мають швидкість 4810 кілометрів на секунду. Дослідники асоціюють цю швидкість із швидкістю самої чорної діри. У фотоцентрі галактики в межах 30 парсек (98 світлових років), який збігається з розташуванням чорної діри, зірки та викиди молекулярного водню демонструють швидкість близько 4860 кілометрів на секунду. Однак у дещо більших масштабах як газ, так і зірки демонструють відхилення від цієї швидкості приблизно на 15 кілометрів на секунду. Нарешті, на найбільших масштабах (від 1 до 10 кілопарсек, тобто від 3 тисяч до 30 тисяч світлових років) швидкість випромінювання атомарного водню становить 4910 кілометрів на секунду. Усе це вказує на те, що галактика J0437 + 2456 була динамічно збурена у недалекому минулому, імовірно, через взаємодію з іншою галактикою.

На жаль, обсерваторія Аресібо, завдяки якій автори статті здійснювали свої спостереження, вже припинила своє існування. Ми писали про найважливіші відкриття обсерваторії.