Насколько массивными могут быть черные дыры: от «сверх» до «ультра»...

	По результатам исследования с использованием данных, полученных с помощью рентгеновской орбитальной обсерватории "Чандра" (Chandra), НАСА, некоторые из самых массивных черных дыр во Вселенной могут оказаться, в действительности, даже больше, чем ранее предполагалось...

На фото: Большая эллиптическая галактика в центре галактического скопления PKS 0745-19. (Авторы рентгеновского изображения: NASA/CXC/Stanford/Главачек – Ларрондо Дж. (Hlavacek-Larrondo, J.) и др; авторы изображения в оптическом диапазоне: NASA(НАСА)/STScI (Научный институт исследований с помощью космического телескопа).

Астрономам давно известен класс самых больших черных дыр, который они называют "сверхмассивными" черными дырами. Как правило, это черные дыры, расположенные в центрах галактик, которые обладают массами, в несколько миллионов раз (а иногда даже в несколько миллиардов раз) превышающими массу нашего Солнца.

В данный анализ были включены самые яркие галактики в выборке, состоящей из18 галактических скоплений, с целью выявления наиболее массивных черных дыр. Исследование дает основания предполагать, что, по меньшей мере, десять галактик из этой выборки содержат ультрамассивную черную дыру, масса которой в 10 - 40 миллиардов раз превышает массу Солнца. Астрономы называют черные дыры с такими размерами "ультрамассивными" черными дырами, и пока известно только о нескольких достоверно подтвержденных случаях обнаружения черных дыр этого класса.

"Полученные нами результаты показывают, что во вселенной, возможно, гораздо больше ультрамассивных черных дыр, чем предполагалось ранее", – утверждает руководитель исследования Джулия Главачек-Ларрондо из Стэнфордского университета, ранее входившего в состав Кембриджского университета, Соединенное Королевство.

Исследователи определяли массы черных дыр в выборке, используя известную зависимость, связывающую массы черных дыр и излучаемую ими энергию рентгеновского и радиоволнового излучения. Эта зависимость, называемая основной плоскостью активности черной дыры, хорошо согласуется с данными, полученными для черных дыр, массы которых лежат в диапазоне значений от 10 солнечных масс до миллиарда солнечных масс.

Массы черных дыр, полученные Джулией Главачек-Ларрондо и её коллегами, были примерно в десять раз больше масс, получаемых, исходя из стандартной зависимости, связывающей массу черной дыры и свойства содержащей её (родительской) галактики. Одна из этих зависимостей содержит корреляцию между массой черной дыры и светимостью центральной области галактики, или балджа (выпуклости), в инфракрасном (ИК) диапазоне.

"Данные результаты могут означать, что, на самом деле, мы не понимаем, каким образом могут сосуществовать очень массивные черные дыры вместе со своими родительскими галактиками", - констатирует соавтор Эндрю Фабиан (Andrew Fabian) из Кембриджского университета. "По-видимому, поведение этих гигантских черных дыр должно существенно отличаться от поведения их менее массивных родственниц."

Все потенциальные ультрамассивные черные дыры, выявленные в данном исследовании, расположены в галактиках, находящихся в центрах массивных галактических скоплений, содержащих огромные количества раскаленного газа. Выбросы газа, энергетически подпитываемые центральными черными дырами, необходимы для предотвращения охлаждения этого раскаленного газа и образования огромного количества звезд. Чтобы подпитывать такие выбросы, черные дыры должны поглощать огромные количества массы в виде раскаленного газа. Учитывая то, что только огромнейшие черные дыры могут “проглатывать” больше всего массы и подпитывать энергией крупнейшие выбросы газа, гипотеза о существовании ультрамассивных черных дыр уже была выдвинута ранее для объяснения наиболее мощных наблюдаемых выбросов. Экстремальные условия окружающей среды, в которых существуют эти галактики, возможно, объясняют, почему стандартные зависимости для определения масс черных дыр не применимы в данном случае.

Полученные результаты могут быть подтверждены только путем точного определения масс черных дыр в данной выборке, наблюдением и моделированием движения звезд или газа в непосредственной близости от черных дыр. Такое исследование проводилось для черной дыры, расположенной в центре галактики M87, центральной галактики в скоплении Девы (Virgo Cluster), ближайшего от Земли галактического скопления. Масса черной дыры, находящейся в центре галактики M87, которая была вычислена, исходя из движения звезд, оказалась существенно выше массы, которая была определена на основании данных, полученных в инфракрасном (ИК) диапазоне излучения. Это почти идеально согласуется с поправкой, вносимой в массу черной дыры в системе определений, проводимых авторами исследования с использованием данных орбитальной обсерватории "Чандра".

"Нашим следующим шагом будет измерение массы этих чудовищных черных дыр методом, подобным методу, который использовался при определении массы черной дыры в галактике M87, и подтверждение того, что они являются ультрамассивными черными дырами. Я бы не удивилась, если бы мы пришли к выводу, что обнаружили самые массивные черные дыры во Вселенной", - сказала Главачек-Ларрондо. "Если наши результаты подтвердятся, они будут иметь существенное значение для понимания природы формирования и эволюции черных дыр на протяжении всей эпохи существования галактик"

Помимо данных рентгеновского излучения, зарегистрированных обсерваторией "Чандра", в новом исследовании также используются данные радиоастрономических наблюдений, полученные с помощью очень большой антенной системы (JVLA) имени Карла Янского (Национальный научный фонд США), компактной антенной решетки австралийского телескопа (Australia Telescope Compact Array (ATCA)) и ИК- данных панорамного обзора в 2 – микронном диапазоне (2MASS).

Эти результаты были опубликованы в ежемесячном выпуске Monthly Notices Королевского астрономического общества в июле 2012 года.

Центр космических полетов имени Маршалла, НАСА, расположенный в Хантсвилле, штат Алабама, руководит программой с использованием орбитальной обсерватории "Чандра" от имени Управления научными миссиями (программами) НАСА в Вашингтоне. Смитсоновская астрофизическая обсерватория контролирует выполнение научных исследований и космической съемки орбитальной обсерваторией "Чандра" из Кембриджа, штат Массачусетс.