Газ есть, роста нет: как питаются черные дыры при слияниях галактик

Когда две большие, богатые газом галактики сближаются и начинают сливаться, гравитация направляет холодный молекулярный газ к их центрам — туда, где находятся сверхмассивные черные дыры. Долгое время считалось, что в такие моменты черные дыры должны активно расти, превращаясь в яркие активные ядра галактик. Однако новые данные показывают, что все происходит гораздо сложнее.

Международная группа астрономов изучила семь близких слияний галактик, в которых сверхмассивные черные дыры находятся всего в нескольких тысячах световых лет друг от друга. Наблюдения выявили плотные, хаотичные скопления холодного газа вокруг многих черных дыр — особенно самых массивных. Сами слияния действительно доставляют большие объемы газа к центрам галактик. Но яркость черных дыр, а значит и скорость их роста, с количеством доступного газа почти не связана.

Проще говоря, еда рядом есть, но аппетит появляется не всегда. Большинство черных дыр в этих системах поглощают далеко не все вещество, которое им доступно. Это указывает на то, что рост сверхмассивных черных дыр во время слияний может быть неэффективным и прерывистым, с резкими всплесками активности и длинными паузами между ними.

Сравнение систем с двумя активными ядрами и тех, где активно только одно, показало важную деталь. В части таких систем вторая черная дыра действительно лишена холодного газа. Но в других газ присутствует — и все равно аккреции не происходит. Объяснение, вероятно, в том, что наблюдения застали черную дыру между эпизодами питания.

Дополнительную роль играет сама динамика слияний галактик. Наблюдения ALMA показывают, что активные черные дыры нередко оказываются смещены относительно центров своих газовых дисков. Такие смещения, вероятно, связаны с сильными гравитационными возмущениями при столкновении галактик и могут нарушать устойчивый приток вещества к черной дыре.

Таким образом, для роста сверхмассивной черной дыры недостаточно просто собрать газ в ее окрестностях. Решающее значение имеют физические свойства этого газа и то, в какой фазе находится система в момент наблюдений. Аккреция может резко усиливаться и ослабевать за относительно короткие по космическим меркам интервалы, поэтому одновременно активные черные дыры в сливающихся галактиках наблюдаются редко.

Ранее американский ученый рассказал, что будет, если черная дыра пролетит сквозь человека.

Иллюстрация B.Foott/NSF/AUI/NSF NRAO/