Большие черные дыры превосходят их галактики в росте

Леонид Гляделов

Изображение из Чандры Deep Field-South (синее, самое глубокое из когда-либо полученных в рентгеновских лучах) было объединено с оптическим и инфракрасным изображением с космического телескопа Хаббла (HST, красного, зеленого и синего). Каждый источник Чандры создается горячим газом, падающим к сверхмассивной черной дыре в центре галактики-хозяина, как показано на иллюстрации художника. Новое исследование показывает, что, вопреки существующим теориям, самые большие черные дыры во Вселенной не растут с той же скоростью, что и маленькие черные дыры относительно роста галактик, в которых они обитают.

Новости космоса:
Рост крупнейших черных дыр во Вселенной опережает темпы роста галактик, которые они населяют, согласно новому исследованию, проведенному исследователями из штата Пенсильвания.

В течение многих лет астрономы изучали образование галактик с сверхмассивными черными дырами - с миллионами в миллиарды раз больше массы Солнца - в их центрах. Преобладающая теория предполагает, что черные дыры и их галактики-хозяева растут примерно в тандеме друг с другом.

Подробнее:

Используя данные рентгеновской обсерватории и других телескопов NASA Chandra, новое исследование свидетельствует о том, что черные дыры в массивных галактиках выросли намного быстрее, чем в менее массивных.

«Мы пытаемся восстановить гонку, начавшую миллиарды лет назад», - сказал Гуан Ян, аспирант по астрономии и астрофизике в штате Пенсильвания и ведущий автор исследования. «Мы используем экстраординарные данные, взятые из разных телескопов, чтобы выяснить, как разворачивалась эта космическая конкуренция».

Используя данные рентгеновской обсерватории Чандры НАСА, Космического телескопа Хаббла и других обсерваторий, Ян и его коллеги изучили скорость роста черных дыр в галактиках далекой вселенной.

«Это невероятное количество информации, в которую вошли данные исследований Chandra Deep Field-South & North и COSMOS-Legacy, - сказал Ян, - позволил нам изучить эволюцию черных дыр и их галактик-хозяев, начиная с 12 миллиардов лет назад, когда вселенная была совсем молодой».

Исследователи вычислили соотношение между скоростью роста сверхмассивной черной дыры и скоростью роста ее принимающей галактики. Это отношение, как правило, считалось приблизительно постоянным для всех галактик. Вместо этого Ян и его коллеги обнаружили, что это соотношение намного выше для более массивных галактик.

«История кажется совершенно другой для больших и маленьких галактик», - сказал Фабио Вито, автор исследования. «В больших галактиках черные дыры выигрывают гонку против хозяев, но они теряются в маленьких галактиках».

«Черные дыры в больших галактиках растут намного быстрее, чем можно было бы ожидать по сравнению с маленькими галактиками», - сказал Ян. «Например, если галактика в десять раз больше, чем вторая галактика, то ее черная дыра растет в 100 раз быстрее, чем черная дыра второй галактики».

«Очевидным вопросом является то, почему», - сказал Ниль Брандт, профессор астрономии и астрофизики Верн М. Вилламан и профессор физики штата Пенсильвания и автор статьи. «Возможно, массивные галактики более эффективны при подаче холодного газа в их центральные сверхмассивные черные дыры, чем менее массивные».

Исследовательская группа также предсказала накопленную массу черных дыр в нынешнюю космическую эпоху - время, в которое мы сейчас живем, - отслеживая историю роста черных дыр.

Их предсказание соответствовало прямым измерениям для больших галактик, предполагая, что предсказания команды успешно восстановили всю космическую историю роста черных дыр.

«Несмотря на то, что гонка продолжается миллиарды лет, - сказал Чиен-Тин Чен, докторант-исследователь из штата Пенсильвания и еще один автор статьи, - мы все еще можем наблюдать за всем воспроизведением без каких-либо пропусков».

В дополнение к Яну, Вито, Брандту и Чэну, исследовательская группа в штате Пенн включает Дональда Шнайдера, начальника отдела и выдающегося профессора астрономии и астрофизики. Исследовательская группа также включает Джонатана Трампа из Университета Коннектикута; Бин Ло из Нанкинского университета в Китае; Mouyuan Sun, Yongquan Xue и Junxian Wang из Университета науки и техники Китая; Антон Кокемемоер из Научного института космического телескопа; и Кристиан Вигнали из Университета Болоньи в Италии. Многие из дополнительных членов команды являются бывшими аспирантами и аспиранты в штате Пенн.

Эта работа поддерживается Центром рентгеновских лучей Чандры, группой приборов ACIS штата Пенсильвания, Национальным научным фондом Китая, Министерством науки и технологий Китая, Программой 973, Программой исследований ключевых наук о CAS, а также Фундаментальные исследовательские фонды для центральных университетов.

Центр космических полетов им. Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, руководит программой Чандры для Управления научной миссии НАСА в Вашингтоне. Смитсоновская астрофизическая обсерватория в Кембридже, штат Массачусетс.


Похожие статьи