Три года назад команда из Университета Юты нашла сверхмассивную черную дыру в карликовой галактике, а затем еще одну невероятно крошечной. Это находки дали понять, что карлики могут быть остатками более крупных галактик, выбросивших внешние слои после столкновения с более крупными галактиками.
Сейчас эта же группа наткнулась на еще две ультракомпактные галактики, скрывающие сверхмассивные черные дыры. Эти примеры потенциально удваивают количество сверхмассивных дыр, которые могут существовать во Вселенной. Черные дыры составляют большую часть их массы, что подтверждает теорию: карлики – остатки массивных галактик, разорванных более крупными галактиками.
«Мы все еще не понимаем всего процесса галактического формирования и эволюции», – говорит автор исследования Крис Ан. – «Возможно, часть центров – это компактные галактики, отделенные от внешних частей».
Измерение галактик
Ученые измерили два найденных объекта VUCD3 и M59cO, расположенных за спиральными рукавами Млечного Пути в Скоплении галактик Девы. Сверхмассивные черные дыры нашлись в обоих. В первом объекте ее масса приравнивается к 4.4 миллионам солнечной (13% массы галактики), а во второй – 5.8 миллионов солнечной (18%). Чтобы понять масштабы, дыра в Млечном пути занимает лишь 0.01% галактической массы (4 миллиона солнечной).
«Это удивительно, ведь ультракомпактные карлики занимают лишь 0.1% от нашей галактики. Но в них существуют черные дыры, превосходящие по размерам нашу», – восхищается Ан.
Чтобы вычислить массу объектов, астрономы воспользовались Обсерваторией Джемини. Земная атмосфера создает искажение, которое мешает вычислениям. Лазер выстреливает в небо, создавая маленькую поддельную звезду. Затем астрономы перемещают зеркало сотни раз в секунду, чтобы вычислить уровень искажения. Полученные результаты применяются к необходимым объектам. Адаптивная оптика позволяет вывести размытое изображение в фокус.
Ученые заметили, что движение звезд в галактических центрах было намного быстрее, чем на внешних областях – классический случай наличия черной дыры.
Тайны ультракомпактных карликовых галактик
Ультракомпактные карликовые галактики были найдены в 1990-х годах. Они вмещают сотни миллионов звезд, которые размещаются на территории 100 световых лет в ширине. При попытке разобраться в том, что там происходит, возникали трудности, так как галактики весили больше, чем сумма их звезд. В 2014 году Анил Сет предположил, что дополнительную массу придает скрытая сверхмассивная черная дыра.
Есть также альтернативная теория подобных карликов: это сверхмассивные звездные группы (100000), в которых объекты появились в одно время. Наибольшее скопление в нашей галактике вмещает 3 миллиона звезд, а у ультракомпактных карликовых галактик их в 10-100 раз больше. И тут важно понять: они одинаковы или есть отличие?
«Очевидно, что они разные, и исследование это подтверждает», – говорит Сет.
Черные дыры и формирование галактик
Черные дыры – области с такой мощной гравитацией, что даже свету не удается вырваться. Они появляются при разрушении звезд. Сверхмассивные достигают массы более 1 миллиона солнц. Принято полагать, что такие гиганты обитают в центрах всех крупных галактик.
Как же они оказались в таких крохах? Согласно одной теории, ультракомпактные карликовые галактики могли быть намного больше, но в определенный период прошли сквозь разрушение из-за воздействия еще большей галактики. Эта информация меняет понимание того, как создаются и развиваются галактики. Таким образом, ультракомпактные карликовые галактики позволяют посмотреть на процессы, которые произошли в прошлом и еще недостаточно изучены.