Астрономам известно множество случаев слияния галактик с «пропавшими» звездами. Но почему звезд не хватает и как мы об этом узнаем? На этот счет существует множество теорий, и, что более интересно, тщательный анализ самой большой из этих лишенных звезд галактик ясно показывает, что до недавнего времени она не следовала самым популярным моделям.
Самая крупная такая галактика называется 2MASX J17222717+3207571 и также известна своими необычными размерами, а точнее массой. Эта масса примерно в 4,44 триллиона раз больше массы Солнца, в то время как в его ядре «не хватает» общей массы звезд порядка 175 миллиардов масс Солнца. Для сравнения — наш Млечный Путь имеет «всего» 60 миллиардов солнечных масс. Астрономы описывают ядро галактики как бедное, когда масса звезд в ее точном центре не соответствует общему тренду внешних областей галактики. Для большинства галактик плотность их звезд неуклонно и плавно возрастает от их центров к самым краям. Затем астрономы могут построить график этого уменьшения плотности, а затем сравнить его со средней тенденцией, предсказанной для данного типа галактики.
Но есть и такие галактики, в которых количество звезд в центральном шарике значительно ниже ожидаемого! 2MASX J17222717+3207571 — самый большой из них.
Астрономы Грэм и Бонфини, авторы исследования, опубликованного в «Астрофизическом журнале» (том 829, № 81) под названием « В поисках самого большого обедненного ядра галактики: двойные сверхмассивные черные дыры и застрявшие падающие спутники».», в конце прошлого года они внимательно рассмотрели две самые большие галактики этого типа. Меньшая, 2MASX J09194427 + 5622012, скорее всего, возникла в результате слияния двух галактик одинакового размера. В центре каждого из них должна была находиться сверхмассивная черная дыра. Когда два таких массоподобных галактических центра сошлись, некоторые из их звезд были выброшены из своих родительских систем, получив за счет ускорения высокие скорости убегания — подобные тем, которые получают в нашей Солнечной системе тела, ускоренные в гравитационном поле Юпитера. Это вполне очевидный, хорошо известный и широко принятый учеными сценарий.
Однако случай второй, более крупной изучаемой галактики иной. Во-первых, в его центре нет черной дыры! Его ядро довольно равномерно заполнено звездами, за исключением нескольких плотных звездных скоплений, наблюдаемых вблизи его краев. Модель для такого случая уже существовала раньше, но не воспринималась особенно серьезно. Однако все это изменилось после наблюдения за распределением звезд в этой галактике. Оказывается, это очень хорошо согласуется с результатами некоторых численных симуляций.
Когда обе галактики имеют в своих центрах черные дыры, дело обстоит совсем просто. Однако когда таких объектов нет, а галактики все равно сливаются друг с другом, становится еще интереснее. По мнению ученых, погружение галактического ядра, состоящего из тесно связанных звезд, в область второй галактики с достаточно однородным распределением звезд является гораздо более мягким процессом и больше похоже на крушение шоколадных конфет в теплом пудинге. Эта живописная метафора имеет ограничения, но в целом верна физически — некоторые звезды в коллапсирующем ядре могут обмениваться кинетической энергией со звездами другой галактики вокруг них, заставляя некоторые из них набирать высокую орбитальную скорость и покидать систему. И тогда общая плотность звезд уменьшается.
Ученые считают, что ядро галактики 2MASX J17222717+3207571 могло начать свою жизнь как обычная галактика с типичным распределением звезд. Однако по мере того, как он начал «питаться» более мелкими галактиками, вращающимися вокруг него — так называемыми галактиками-спутниками — со временем плотность звезд в его центре значительно снизилась.
Грэм и Бонфини подтвердили свои предположения, проведя специальное компьютерное моделирование распределения звезд в галактиках. Они показали, что градиент плотности звезд в ядре галактики 2MASX J17222717+3207571 должен быть типичным для гипотетической большой галактики с примерно постоянной плотностью в центре, но без массивной черной дыры. Аргументы в пользу этого сценария вполне убедительны, но есть еще и другие гипотезы, объясняющие те или иные наблюдения. Следовательно, для окончательного решения, обсуждаемого здесь, по-прежнему необходимо много независимых наблюдений и много контрольных симуляций.