Нові дані з рентгенівської обсерваторії Чандра NASA викликували переваги уявлень про те, як ростуть чорні діри в центрах галактик. Астрономи давно подумали, що надмасивна чорна діра та вибух зірок у центрі її галактики-господаря ростуть з однаковою швидкістю - чим більша опуклість, тим більша чорна діра. Однак нове дослідження даних Чандри виявило дві сусідні галактики із надмасивними чорними дірами, які ростуть швидше, ніж самі галактики.
Маса гігантської чорної діри в центрі галактики, як правило, являє собою крихітну частку - приблизно 0,2 відсотка - маси, що міститься в опуклість, або область густо упакованих зірок, що оточують її. Цілі останнього дослідження «Чандра», галактики NGC 4342 та NGC 4291, мають чорні діри в 10 разів до 35 разів більш масивні, ніж їх слід порівняти зі своїми опуклістю. Нові спостереження з Чандрою показують ореоли або масивні оболонки темної речовини, в яких ці галактики мешкають, також мають зайву вагу.
Це дослідження дозволяє припустити, що дві надмасивні чорні діри та їх еволюція пов'язані з ореолами темної матерії та не зростають у тандемі з галактичними випинаннями. На цей погляд, чорні діри і ореоли темної матерії не мають зайвої ваги, але загальна маса в галактиках занадто мала.
"Це дає нам більше свідчень про зв'язок двох найзагадковіших і найтемніших явищ в астрофізиці - чорних дір і темної матерії - в цих галактиках", - сказав Акос Богдан з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики (CfA) в Кембриджі, штат Массачусетс ., який очолив нове дослідження.
NGC 4342 і NGC 4291 близькі до Землі в космічному відношенні, на відстані 75 мільйонів і 85 мільйонів світлових років. Астрономи з попередніх спостережень знали, що в цих галактиках розміщуються чорні діри з відносно великими масами, але не впевнені, що є причиною невідповідності. Однак, виходячи з нових спостережень Чандри, вони можуть виключити явище, відоме як приливна зачистка.
Знімання припливів відбувається, коли частина зірок галактики позбавлена сили тяжіння під час близької зустрічі з іншою галактикою. Якби відбулося таке відливання приливів, ореоли здебільшого були б відсутні. Оскільки темна матерія простягається далі від галактик, вона більш вільно прив’язана до них, ніж зірки і швидше відтягується.
Щоб виключити відливання припливів, астрономи використовували Чандру, щоб шукати докази гарячого, випромінюваного рентгеном газу навколо двох галактик. Оскільки тиск гарячого газу, який оцінюється за допомогою рентгенівських знімків, врівноважує гравітаційне тягнення всієї речовини в галактиці, нові дані Чандри можуть надавати інформацію про ореоли темної речовини. Було встановлено, що гарячий газ широко розповсюджується навколо NGC 4342 та NGC 4291, що означає, що кожна галактика має надзвичайно масивний ореол темної речовини і що приливна смуга малоймовірна.
"Це найяскравіші докази у сусідньому Всесвіті про те, що чорні діри ростуть швидше, ніж їх приймаюча галактика", - сказав співавтор Білл Форман, також CfA. "Справа не в тому, що галактики були порушені близькими зустрічами, а натомість вони мали якусь арештовану розробку".
Як маса чорної діри може зростати швидше, ніж зоряна маса її галактики-господаря? Автори дослідження припускають, що велика концентрація газу повільно крутиться в галактичному центрі - це те, що чорна діра споживає дуже рано у своїй історії. Він швидко росте, і в міру його зростання кількість газу, який він може накопичувати або проковтнути, збільшується разом з енергією, що виходить з прискорення. Після того, як чорна діра досягне критичної маси, вибухи, що працюють від постійного споживання газу, запобігають охолодженню та обмежують видобуток нових зірок.
"Можливо, що надмасивна чорна діра досягла значного розміру, перш ніж у галактиці було багато зірок", - сказав Богдан. "Це суттєва зміна у нашому мисленні про те, як галактики та чорні діри розвиваються разом".
Результати були представлені 11 червня на 220-му засіданні Американського астрономічного товариства в Анкоріджі, штат Аляска. Дослідження також було прийнято до публікації в The Astrophysical Journal.
