З прес-релізу NASA:
Нове дослідження рентгенівської обсерваторії Чандра NASA розповідає вченим про те, як часто найбільші чорні діри були активними за останні кілька мільярдів років. Це відкриття роз'яснює, як зростають надмасивні чорні діри та можуть мати наслідки для того, як в майбутньому буде вести себе гігантська чорна діра в центрі Чумацького Шляху.
Вважається, що більшість галактик, включаючи наші власні, містять у своїх центрах надмасивні чорні діри, маса яких становить від мільйонів до мільярдів разів більше маси Сонця. З не зовсім зрозумілих причин астрономи виявили, що в цих чорних дірах виявляється найрізноманітніший рівень активності: від спокою до простого млявості до практично гіпер.
Найбільш жваві надмасивні чорні діри утворюють те, що називають «активними галактичними ядрами», або AGN, шляхом витягування великої кількості газу. Цей газ нагрівається при попаданні і яскраво світиться при рентгенівському світлі.
"Ми виявили, що лише приблизно один відсоток галактик з масами, схожими на Чумацький Шлях, містять надмасивні чорні діри в найактивнішій фазі", - заявила Даріл Хеггард з Університету Вашингтона в Сіетлі, штат Вашингтон, та Північно-Західного університету в Еванстоні, штат Ілінойс. , який керував дослідженням. "Намагання зрозуміти, скільки цих чорних дір є активним в будь-який момент, є важливим для розуміння того, як ростуть чорні діри в галактиках і як на це зростання впливає їх середовище".
Це дослідження передбачає опитування під назвою Chandra Multiwavelength Project, або ChaMP, яке охоплює 30 квадратних градусів на небі, найбільшу зону неба будь-якого дослідження Чандри на сьогоднішній день. Поєднуючи рентгенівські знімки Чандри з оптичними зображеннями з опитування цифрового неба Sloan, було проаналізовано близько 100 000 галактик. З них близько 1600 були рентгенівськими яскравими, що сигналізувало про можливу активність АГН.
Тільки галактики на відстані 1,6 мільйона світлових років від Землі можна було змістовно порівняти з Чумацьким Шляхом, хоча також були вивчені галактики на відстані 6,3 мільярда світлових років. Були включені перш за все ізольовані або «польові» галактики, а не галактики в кластерах або групах.
"Це перше пряме визначення частки польових галактик в локальному Всесвіті, які містять активні надмасивні чорні діри", - сказав співавтор Пол Грін з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики в Кембриджі, Массачусетс. "Ми хочемо знати, як часто спалахують ці гігантські чорні діри, адже саме тоді вони проходять через великий ріст".
Основна мета астрономів - зрозуміти, як активність AGN вплинула на ріст галактик. Яскравий співвідношення між масою гігантських чорних дір та масою центральних областей їхньої галактики-господаря говорить про те, що зростання надмасивних чорних дір та їх галактик-господарів сильно пов'язані. Визначення фракції AGN в локальному Всесвіті має вирішальне значення для моделювання цього паралельного зростання.
Одним з результатів цього дослідження є те, що частка галактик, що містять AGN, залежить від маси галактики. Найбільш масові галактики, найімовірніше, розміщують AGN, тоді як галактики, які є лише приблизно на десяту частину масивнішими, ніж Чумацький Шлях, мають приблизно в десять разів менший шанс вмістити AGN.
Інший результат полягає в тому, що поступове зменшення фракції AGN спостерігається з космічним часом після Великого вибуху, що підтверджує роботу, виконану іншими. Це означає, що або подача палива, або механізм заправки чорних дір змінюються з часом.
Дослідження також має важливі наслідки для розуміння того, як околиці галактик впливають на ріст їхніх чорних дір, оскільки фракція AGN для польових галактик була невідмінна від тієї для галактик у щільних скупченнях.
"Здається, що дійсно активні чорні діри рідкісні, але не асоціальні", - сказав Хаггард. "Для когось це стало несподіванкою, але може дати важливі підказки про те, як довкілля впливає на ріст чорної діри".
Можливо, що фракція AGN розвивається з космічним часом як у кластерах, так і в полі, але з різною швидкістю. Якщо фракція AGN у кластерах починається вище, ніж для польових галактик - як натякають деякі результати - але потім зменшується швидше, в якийсь момент частка кластера буде приблизно дорівнює польовій частці. Це може пояснити те, що спостерігається у місцевому Всесвіті.
Чумацький Шлях містить надмасивну чорну діру, відому як Стрілець A * (коротко Sgr A *). Незважаючи на те, що астрономи були свідками деякої активності від Sgr A * за допомогою Чандри та інших телескопів протягом багатьох років, вона була на дуже низькому рівні. Якщо Чумацький Шлях слідує за тенденціями, виявленими в опитуванні ChaMP, Sgr A * повинен бути приблизно в мільярд разів яскравішим від рентгенівських променів приблизно за 1% часу, що залишився на Сонці. Така діяльність, ймовірно, була набагато частішою в далекому минулому.
Якби Sgr A * став AGN, це не було б загрозою для життя тут, на Землі, але це дало б ефектне шоу на рентгенівських та радіохвильових довжинах. Однак будь-які планети, що знаходяться набагато ближче до центру Галактики, або безпосередньо в лінії вогню, отримували б великі та потенційно згубні кількості випромінювання.
Ці результати були опубліковані у випуску «Астрофізичного журналу» за 10 листопада. Іншими співавторами статті були Скотт Андерсон з Вашингтонського університету, Анка Константин з університету Джеймса Медісона, Том Олдкрофт та Донг-Ву Кім з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики та Уейн Баркхаус з університету Північної Дакоти.
