Тип галактики зависит от массы черной дыры

Созданная астрономами модель объяснила, как черные дыры массой в несколько тысяч больше массы Солнца могут существовать в центрах шаровых звездных скоплений. Исследование научной группы из Новосибирского государственного университета и Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ имени М.В. Ломоносова, поддержанное грантом Российского научного фонда, опубликовано в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Шаровые скопления — «древние» звездные скопления из ранней Вселенной, тесно связанные гравитацией и обращающиеся вокруг галактического центра. Они содержат десятки или даже сотни тысяч звезд. В некоторых шаровых скоплениях астрономы обнаружили черные дыры с массой около 2000 масс Солнца.

За последние годы чувствительность телескопов значительно выросла, что привело к множеству открытий, в особенности касающихся Вселенной при больших красных смещениях. Космологическое красное смещение — это понижение частот излучения, которое наблюдается для далеких источников, таких как галактики и квазары, и объясняется тем, что источник удаляется от наблюдателя. По величине красного смещения судят о космологическом возрасте объектов. Недавно ученые обнаружили, что молодая Вселенная была плотно заселена объектами, которые, согласно современным воззрениям, никак не могли в ней образоваться за столь короткое время. К таким объектам относятся квазары — очень яркие галактические ядра. Ученые предполагают, что квазар так мощно излучае благодаря сверхмассивной черной дыре внутри него, которая притягивает на себя всю материю из окружающего пространства.

Схожая проблема возникновения космических объектов есть в интерпретации явлений в современной Вселенной. В каждой большой эллиптической или линзовидной галактике находится сверхмассивная черная дыра с массой около миллиарда масс Солнца. В спиральных галактиках, например в Млечном Пути, масса центральной дыры намного меньше — около пяти миллионов масс Солнца. Теория формирования таких черных дыр за счет поглощения окружающего вещества в центр галактики сталкивается с существенными трудностями.

Российские астрофизики предположили, что галактики образуются вокруг ранее сформировавшихся первичных черных дыр, а более ранняя теория о том, что сверхтяжелые черные дыры образуются внутри уже сформировавшихся галактик, неверна. Согласно новой гипотезе, тип галактики определяется черной дырой-зародышем. Ученые выдвинули идею о логарифмически нормальном распределении черных дыр: спектр масс черных дыр во Вселенной подчиняется распределению Гаусса по логарифму массы. Такое предположение позволяет предсказать, что внутри шаровых скоплений, как правило, находится черная дыра с массой в тысячи масс Солнца.

«Черные дыры, предсказанные нашей моделью, должны быть в достаточном количестве, чтобы объяснить все образовавшиеся шаровые скопления. Наша модель предсказывает достаточное количество черных дыр с массой в несколько тысяч масс Солнца, чтобы такие черные дыры были бы зародышами образования шаровых скоплений», — комментирует публикацию один из авторов статьи, директор Междисциплинарного центра физики элементарных частиц и астрофизики Новосибирского государственного университета, доктор физико-математических наук Александр Долгов.

По словам автора, разработанная модель предсказывает существование звезд из антиматерии — вещества, состоящего из античастиц. Наблюдаемая часть Вселенной, по сегодняшним представлениям, состоит исключительно из материи, а асимметрия материи и антиматерии возникла через доли секунд после Большого взрыва.

Автор — Николай Козин

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.