Удивительное открытие объясняет аномально быстрый рост черных дыр во Вселенной
AstroNews.ru - 21 Октября 2019 14:19:27
В последние годы космологи, наблюдающие раннюю Вселенную, открыли нечто необычное. Ученые обнаружили огромное количество сверхмассивных черных дыр (СМЧД) – в то время, когда таким массивным объектам еще было «слишком рано» формироваться.
Для объяснения механизма ускоренного, по сравнению с ожидаемым, роста черных дыр в новом исследовании ученые во главе с Виолеттой Импеллицери (Violette Impellizzeri) из Национальной радиоастрономической обсерватории США предлагают обратить внимание на необычную СМЧД, отличающуюся тем, что материал, падающий на нее, движется в необычном режиме – так, что скорость его падения на черную дыру оказывается выше, чем в случае обычных черных дыр.
Эта аномальная СМЧД расположена в сердце галактики под названием Месье 77, или NGC 1068, находящейся на расстоянии примерно 47 миллионов световых лет от нас.
Эта галактика относится к сейфертовскому типу, то есть ее СМЧД активно поглощает материю из окружающего пространства.
Поэтому эта черная дыра окружена гигантским, вращающимся торообразным облаком, которое при наблюдениях в видимом диапазоне закрывает собой тонкий диск материала, поглощаемого черной дырой. Однако при наблюдениях в радиодиапазоне становятся видны новые детали.
Поэтому в новой работе команда астрономов использовала для наблюдений радиообсерваторию Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), расположенную на территории Чили.
Благодаря этим новым наблюдениям, ученые смогли измерить параметры движения газа, находящегося внутри этого тора – и обнаружили кое-что необычное. Как выяснилось, внутри тора движение газа происходит в двух противоположных направлениях. Потоки газа, вращающегося в обратном направлении, являются нестабильными, поэтому они раньше упадут на черную дыру, по сравнению с диском, в котором газ вращается лишь в одном направлении. Наличие потоков газа, вращающегося в обратном направлении, таким образом, может объяснить ускоренный рост черных дыр в ранней Вселенной, пояснили авторы.
Масса СМЧД галактики Мессье 77 составляет примерно 15 миллионов масс Солнца, а диаметр ее горизонта событий ученые оценивают примерно в 88 миллионов километров. Согласно команде Импелличери, внутренняя часть аккреционного диска начинается на расстоянии в 2 световых года от черной дыры и простирается до отметки в 4 световых года от центрального объекта. Этот диск вращается в одном направлении. Сам тор простирается намного дальше, начиная с отметки в 4 световых года и вплоть до отметки в 22 световых года от центральной СМЧД. Он вращается в противоположном направлении.
Говоря о причинах такого необычного режима вращения и оценивая типичность случая СМЧД галактики Мессье 77, авторы отмечают, что обычно газ, падающий на СМЧД, движется в одном направлении, и что такая необычная ситуация с черной дырой галактики М77 могла быть вызвана падением на СМЧД сгустка материала из родительской галактики или поглощением ею карликовой галактики. В то же время авторы не исключают, что механизм, включающий такой сложный режим вращения газа вокруг черной дыры, может объяснять стремительный рост массы черных дыр в ранней Вселенной.
Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.