Найдены сходства в эволюции чёрных дыр и звёзд

Так выглядит аккреционный диск чёрной дыры на пике активности

Так выглядит аккреционный диск чёрной дыры на пике активности
(иллюстрация NASA, Wikimedia Commons).

Составное изображение NGC 1068, одной из ближайших к нам и наиболее ярких галактик, которая отлично вписывается в модель, составленную гарвардскими астрофизиками

Составное изображение NGC 1068, одной из ближайших к нам и наиболее ярких галактик, которая отлично вписывается в модель, составленную гарвардскими астрофизиками
(фото NASA, Chandra).

Так выглядит аккреционный диск чёрной дыры на пике активности
Составное изображение NGC 1068, одной из ближайших к нам и наиболее ярких галактик, которая отлично вписывается в модель, составленную гарвардскими астрофизиками

Сверхмассивные чёрные дыры, которые, по современным убеждениям, должны быть в центре каждой галактики, обладают массой, эквивалентной нескольким миллионам или миллиардам солнечных.

Эти объекты являются вечной космической загадкой и доказательством Теории относительности Эйнштейна во плоти: масса чёрных дыр столь велика, что они искривляют не только пространство, но и время, и не позволяют ничему покинуть свои пределы.

Но чёрные дыры — это всего лишь погибшие звёзды, которые, как и всё во Вселенной, пережили определённого рода эволюционные изменения. Своих размеров и массы они достигли за несколько периодов активного формирования, когда притягивали к себе различные объекты. Этот процесс называется аккрецией на чёрную дыру. Во время этих периодов они должны были представлять собой активные ядра галактик и испускать мощное рентгеновское излучение.

Исследователи из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) обнаружили тесную связь между накопленными массами чёрных дыр и звёзд, обращающихся вокруг центра Галактики.

Так выглядит аккреционный диск чёрной дыры на пике активности (иллюстрация NASA, Wikimedia Commons).

Также они заметили, что пик активности наращивания массы чёрной дырой и формирования звёзд пришёлся примерно на одну и ту же эпоху (три миллиарда лет назад). К сегодняшнему дню этот процесс несколько замедлился.

Эти наблюдения указывают на параллельный эволюционный путь формирования чёрных дыр и звёзд. Физические механизмы, управляющие этими процессами, до сих пор изучены мало, поэтому многие учёные поставили гипотезу под сомнение и заявили, что никакой взаимосвязи нет. Более того, связь может быть обратно пропорциональной.

И всё же у этих объектов есть нечто общее. Для аккреции на чёрную дыру, как и для формирования звезды, требуется межзвёздной газ, который может стать ключом к разгадке. Астрономы Кристин Джонс (Christine Jones), Билл Форман (Bill Forman) и Энди Голдинг (Andy Golding) из Гарварда сформулировали интересную модель в поисках сходства между судьбами чёрных дыр и звёзд.

Составное изображение NGC 1068, одной из ближайших к нам и наиболее ярких галактик, которая отлично вписывается в модель, составленную гарвардскими астрофизиками (фото NASA, Chandra).

Они поняли, что формирование звёзд проходит за сотни миллионов лет относительно равномерно, тогда как активность аккреции на чёрную дыру постоянно меняется в течение миллионов лет. Поэтому, как пишут исследователи в пресс-релизе, единственный способ получить данные, которые вообще можно сравнивать, это усреднить показатели за очень длительный период.

В рамках своей работы астрофизики изучили 121 активную галактику, данные о которых были собраны космическим рентгеновским телескопом Chandra, космическими обсерваториями Spitzer и Herschel.

С помощью снимков "Чандры" учёные установили средний показатель активности аккреции, а благодаря снимкам "Гершеля", проанализировав температуру межзвёздной пыли, измерили активность формирования звёзд.

С таким подходом астрофизики нашли почти линейную зависимость между двумя с виду несвязанными явлениями. В широком диапазоне светимостей связь между средней активностью аккреции чёрной дыры и формированием звёзд оказалась весьма ощутимой.

О своём исследовании гарвардские учёные отчитались в статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal.

Также по теме:
Вселенная могла произойти от одной гигантской чёрной дыры
Астрономы впервые измерили размеры чёрной дыры
Учёные впервые определили скорость вращения чёрной дыры
Учёные из США обнаружили самые массивные чёрные дыры Вселенной
Пульсар помог определить мощность магнитного поля сверхмассивной чёрной дыры Галактики
В центре небольшой галактики найдена самая большая чёрная дыра Вселенной