Облака пыли помогут отследить перемещающиеся с огромной скоростью черные дыры
Международная команда астрономов нашла новый способ отслеживать сверхмассивные черные дыры, которые вылетают из центров своих галактик со скоростью в сотни или даже тысячи километров в секунду. Работа, которую исследователи опубликовали на сервере препринтов arXiv, связывает скорость таких черных дыр с тем, сколько пыли их окружает. Ученые предполагают, что до половины всех известных квазаров — активных ядер галактик, в которых находятся черные дыры, — появились именно после того, как сверхмассивные объекты недавно слились вместе.
Когда галактики сталкиваются, их центральные черные дыры объединяются. Общая теория относительности Эйнштейна гласит, что если эти дыры имеют разную массу или их оси вращения не совпадают, они испускают гравитационные волны строго в одном направлении. Из-за этого итоговая черная дыра отталкивается в противоположную сторону и быстро покидает галактический центр. Поскольку это чисто статистическое исследование, ученые говорят лишь о корреляции, а не о прямой причинно-следственной связи, однако данные открывают новые перспективы для астрономии.
Новый метод опирается на компьютерные модели, которые физики разработали несколько десятилетий назад. Модель предсказывает, что когда черная дыра получает толчок, она тянет за собой аккреционный диск — плотное кольцо из газа и пыли, которое располагается ближе всего к ней. Астрономы называют этот диск областью широких линий, потому что в спектре света линии излучения сильно размываются из-за эффекта Доплера — физического закона, по которому длина волны света меняется, когда объект движется.
При этом более разреженные облака пыли находятся дальше от черной дыры. Они удерживаются гравитацией самой галактики и остаются на месте, когда черная дыра улетает. Эти неподвижные скопления называют областью узких линий. Ученые измерили разницу в длинах волн между движущимся внутренним диском и неподвижными внешними облаками, чтобы вычислить скорость черной дыры. Объединив эти данные с оценкой количества пыли вокруг каждого квазара, исследователи разделили неподвижные черные дыры и те, которые летят сквозь галактику.
Статистика показала прямую связь: чем быстрее летит объект, тем больше пыли его окружает. Чтобы исключить случайность, исследователи сравнили только неподвижные области узких линий между собой. Как они и ожидали, в этом случае закономерность исчезла.
В ходе работы авторы столкнулись с одной аномалией. Черные дыры, которые летят в сторону Земли, скрыты пылью сильнее, чем те, которые отдаляются от нас. Свет приближающихся объектов смещается в синюю часть спектра, поэтому такое явление называют синим смещением. Столь большое количество пыли вокруг них противоречит чистой теоретической модели выброса.
Команда предполагает, что мы видим это из-за искажений в том, как алгоритмы обрабатывают спектральные линии, или из-за физических законов, которые наука пока не до конца понимает. В будущем астрономы надеются изучать эти процессы точнее с помощью космических обсерваторий следующего поколения.
Читайте также:
Недостающее звено: астрофизики предложили новый способ искать невидимые черные дыры
В близлежащей галактике проснулась черная дыра: она весит как 17 миллионов солнц
Иллюстрация NASA’s Goddard Space Flight Center’s Conceptual Image Lab
Самое популярное
