Блуждающие сверхмассивные черные дыры - те, которые не находятся в центре своих галактик - может быть трудно найти, но не все из них потеряны! Новое исследование показывает, как мы можем надеяться обнаружить этих пропавших без вести монстров в будущем.
Когда возникают галактики
Мы знаем, что в центре каждой массивной галактики находится сверхмассивная черная дыра, масса которой варьируется от миллионов до миллиардов солнечных масс. Но центры галактик - не единственное место, где могут скрываться сверхмассивные черные дыры! Фактически, мы ожидаем, что в большинстве галактик будет обитать гораздо больше этих гигантов. Почему? Потому что галактики сближаются.
Структура нашей Вселенной в значительной степени иерархична: галактики часто сталкивались друг с другом с течением времени, постепенно увеличиваясь с каждым слиянием. Однако с каждым из этих слияний в результирующую неразбериху вносятся как минимум две сверхмассивные черные дыры - по одной от каждой из сливающихся галактик.
В то время как газ и звезды образуют новую галактику, в конечном итоге стирая все следы столкновения, черные дыры ведут себя не так покладисто. Моделирование показывает, что этим сверхмассивным черным дырам могут потребоваться миллиарды лет, чтобы достичь центра новообразованной галактики и слиться - если они вообще там окажутся.
В огромных галактиках, образованных в результате слияния нескольких меньших по размеру систем, потенциально могут "блуждать" десятки черных дыр с массами, превышающими один миллион солнечных масс. Так как же найти эту огромную популяцию странников? В своем новом исследовании Анджело Рикарте из Гарвард-Смитсоновского центра описывает возможные методы их обнаружения.
Выявление скрытого населения
Рикарте и его коллеги используют набор космологических симуляторов под названием ROMULUS для создания реалистичных предсказаний о черных дырах, скрывающихся во Вселенной. Эти симуляции внимательно следят за положением и динамикой сверхмассивных черных дыр по мере того, как галактики сливаются и эволюционируют с течением времени, что позволяет изучать популяцию блуждающих сверхмассивных черных дыр.
Основываясь на этой моделируемой популяции, авторы предсказывают способы, по которым можно определить местоположение блуждающих сверхмассивных черных дыр:
1. Очень яркие источники рентгеновского излучения. Некоторые близлежащие блуждающие черные дыры должны обнаруживаться как чрезвычайно яркие источники рентгеновского излучения;
2. Двойные активные галактические ядра. Моделирование предсказывает, что галактики часто будут содержать более одной резко выделяющейся сверхмассивной черной дыры - особенно на больших красных смещениях;
3. Рентгеновский ореол. Если черные дыры слишком далеки или слабы, чтобы их можно было увидеть по отдельности, мы можем идентифицировать странников, сопоставив изображения галактик схожей массы. «Ореол» избыточного рентгеновского излучения можно использовать для описания популяции блуждающих черных дыр;
4. Приливный беспорядок. Блуждающие сверхмассивные черные дыры могут разрывать звезды, которые подходят слишком близко к ним! Такие возмущения должны генерировать кратковременные сигналы вдали от центров галактик.
Моделирование ROMULUS показывает, что среди черных дыр с массой меньше 10 миллиардов солнечных масс странников намного больше, чем среди центральных сверхмассивных черных дыр. Работа Рикарте и его коллег показывает, что ученым нужно будет внимательно рассмотреть это кочевое население при анализе наблюдений за Вселенной.
Больше информации: