Каждая крупная галактика, вероятно, имеет в своем сердце сверх крупные темные материи, которые превосходят вес нашего Солнца во много-много раз.
Ранее в этом году впервые команде даже удалось сфотографировать тень, отбрасываемую одним из этих объектов на горячий газ и пыль вокруг него.
Но в то время как сверх массивные черные дыры повсеместны и хорошо изучены, связь между этими объектами и их родными галактиками остается загадочной.
Было обнаружено, что галактики и их темные материи растут вместе, независимо от того, где они находятся во Вселенной.
Наблюдаемая связь меж массой центрального сверх крупного астрономического объекта и звездной массой галактики уже давно остается загадкой. И решение головоломки имеет значительные последствия для того, как галактики формируются и развиваются в нашей вселенной.
Космическая связь
Астрономы уже знают, что существует тесная связь между размером галактики и размером ее сверх крупной темной материей. Это указывает на то, что они как-то знают друг о друге, несмотря на то, что она намного меньше, чем галактика вокруг нее.
Вы можете представить себе гигантский астрономический объект, всасывающую все вокруг себя, пока вся галактика не исчезнет, как вода в канализации, но это просто невозможно.
Влияние гравитации быстро уменьшается по мере увеличения расстояния между двумя объектами.
Таким образом, звезды, находящиеся на расстоянии более нескольких световых лет от центра галактики, управляются вовсе не присутствием сверх крупной темной материей, а массой звезд, газа и пыли вокруг них.
Типичный сверх крупный коллапсар впитывает или подчеркивает вещества из региона всего в несколько световых лет в диаметре. Причем ее гравитация влияет только на несколько центральных пар секунд - около 10 световых лет или около того, 1 парсек - это 3,26 световых года - галактики.
И все же, масса сфероидной составляющей галактики - ее центральной выпуклости - и масса ее сверх крупного астрономического объекта взаимосвязаны.
Существует также связь между тем как звезды в выпуклости галактики двигаются, и массой ее сверх крупной темной материи.
Эти отношения означают, что каким-то образом галактика в целом и ее сверх крупный астрономический объект связаны между собой. Так что, конечно, астрономы хотят знать, как.
Моделирование Вселенной
Эволюция галактики происходит на протяжении миллиардов лет. Астрономы объединяют этот процесс, рассматривая множество различных галактик на разных стадиях эволюции. Но они не могут реконструировать каждый момент в полной жизни галактики и ее черной дыры.
Но компьютерное моделирование может показать галактики и их темные материи от начала до конца, давая представление о происходящем. На самом деле, они могут показать тысячи галактик, все они растут и развиваются с течением времени.
Quinn и его коллеги использовали сложный код, называемый ROMULUS, чтобы наблюдать за развитием молодых галактик, рассматривая, насколько активность сверх крупной темной материи влияет на количество образования звезд во млечном пути, и как ее рост влияет на привычки питания черной дыры.
Их моделирование включало тысячи галактик в различных средах, от кластеров галактик до регионов, где галактик немного и они расположены далеко друг от друга, точно так же, как и в реальной вселенной.
Их работа дает самую четкую на сегодняшний день картину того, как астрономические объекты и галактики растут вместе, и показывает, что они кажутся тесно связанными, независимо от многих факторов, которые могут нарушить их симбиоз.
Это исследование показывает, что сверх крупный астрономический объект и звездное население галактики растут вместе. Команда обнаружила, что независимо от того, сколько звезд образует галактика, центральная черная дыра съедает лишь небольшую часть газа, доступного для создания новых звезд.
И доля газа, потребляемая черной дырой оставалась неизменной даже перед лицом факторов, которые, по мнению команды, могли бы изменить ее. Темная материя имела такое же количество пищи, независимо от количества соседних галактик, как долго галактика должна была развиваться, и даже количество других галактик, в которые она врезалась в прошлом.
Это интересно, поскольку взаимодействие галактик, например, с летающими аппаратами, происходящее в кластерах, могут влиять как на образование звезд, так и на активность черных дыр в галактиках.
Конечно, результаты дают обобщенную картину, и некоторые галактики могут не следовать этому шаблону, тем более что их центральные черные дыры проходят через периоды высокой активности, что и происходит в большинстве случаев. Возможно, наблюдение за реальными галактиками с очень активными черными дырами или за карликовыми галактиками с чрезвычайно тяжелыми материями, могло бы помочь подтвердить, подходит ли эта модель для всех, или при определенных обстоятельствах необходимы коррективы.