Астрономы обнаружили, что сверхмассивные черные дыры внутри галактик, скрытые пылью, с большей вероятностью будут расти и выделять огромное количество энергии, если их галактика идет курсом на столкновение с соседней галактикой. Новая работа, проведенная исследователями из Университета Ньюкасла, опубликована в Monthly Notices Королевского астрономического общества.
Галактики, включая наш собственный Млечный Путь, содержат в своих центрах сверхмассивные черные дыры. Их массы эквивалентны массам, в миллионы или даже миллиарды раз превышающим массу нашего Солнца. Эти черные дыры растут, «поедая» попадающий на них газ. Однако, что приводит газ достаточно близко к черным дырам, чтобы это произошло, остается загадкой.
Одна из возможностей заключается в том, что когда галактики находятся достаточно близко друг к другу, они, вероятно, будут гравитационно притянуты друг к другу и «сольются» в одну галактику большего размера.
На заключительных этапах своего путешествия в черную дыру газ загорается и выделяет огромное количество энергии. Эта энергия обычно обнаруживается с помощью видимого света или рентгеновских лучей. Однако астрономы, проводившие это исследование, смогли обнаружить растущие черные дыры только с помощью инфракрасного света. Команда использовала данные многих различных телескопов, включая космический телескоп «Хаббл» и инфракрасный космический телескоп «Спитцер».
Исследователи разработали новую технику, позволяющую определить, насколько вероятно, что две галактики находятся очень близко друг к другу и, как ожидается, столкнутся в будущем. Они применили этот новый метод к сотням тысяч галактик в далекой Вселенной (рассматривая галактики, образовавшиеся через 2-6 миллиардов лет после Большого взрыва) в попытке лучше понять так называемый «космический полдень», время, когда, как ожидается, произошла большая часть роста галактик и черных дыр во Вселенной.
Понимание того, как черные дыры росли в течение этого времени, является основополагающим в современных галактических исследованиях, особенно потому, что это может дать нам представление о сверхмассивной черной дыре, расположенной внутри Млечного Пути, и о том, как наша галактика эволюционировала с течением времени.
Поскольку они находятся так далеко, лишь небольшое количество галактик космического полудня соответствуют необходимым критериям для получения точных измерений их расстояний. Это очень затрудняет определение с высокой точностью, находятся ли какие-либо две галактики очень близко друг к другу.
Это исследование представляет новый статистический метод, позволяющий преодолеть предыдущие ограничения измерения точных расстояний до галактик и сверхмассивных черных дыр в космический полдень. Применяется статистический подход для определения расстояний до галактик с использованием изображений на разных длинах волн и устраняет необходимость в спектроскопических измерениях расстояний для отдельных галактик.
Ожидается, что данные, поступающие с космического телескопа Джеймса Уэбба в ближайшие годы, произведут революцию в исследованиях в инфракрасном диапазоне и раскроют еще больше секретов о том, как растут эти пыльные черные дыры.
Шон Догерти, аспирант Университета Ньюкасла и ведущий автор статьи, говорит: «Наш новый подход рассматривает сотни тысяч удаленных галактик с помощью статистического подхода и спрашивает, насколько вероятно, что любые две галактики окажутся близко друг к другу и, следовательно, столкнутся курсами».
Доктор Крис Харрисон, соавтор исследования: «Эти сверхмассивные черные дыры очень сложно обнаружить, потому что рентгеновский свет, который астрономы обычно использовали для обнаружения этих растущих черных дыр, заблокирован и не обнаруживается нашими телескопами. Но те же самые черные дыры можно обнаружить с помощью инфракрасного света, который генерируется окружающей их горячей пылью «.
Он добавляет: «Трудность в обнаружении этих черных дыр и в установлении точных измерений расстояния объясняет, почему этот результат ранее затруднял определение этих далеких галактик «космического полудня». С помощью JWST мы ожидаем обнаружить еще много таких скрытых растущих черных дыр. JWST будет намного лучше находить их, поэтому нам предстоит изучить еще много других, включая те, которые труднее всего найти. Исходя из этого, мы можем сделать больше для понимания пыли, которая их окружает, и выяснить, сколько их скрыто в отдаленных галактиках».