Астрономы при помощи наземного радиоинтерферометра VLBA обнаружили в карликовой галактике MaNGA 12772-12704 кандидата в «блуждающее» активное ядро с джетом, внутри которого находится черная дыра промежуточной массы. Это открытие может указывать на новый механизм быстрого роста черных дыр в ранней Вселенной и недооценку влияния активных ядер на эволюцию карликовых галактик. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.
Когда две галактики сливаются, то их центральные черные дыры образуют двойную систему — ее компоненты медленно сближаются, пока не сольются. При этом на заключительном этапе слияния из-за асимметричного излучения гравитационных волн центр масс пары может получить дополнительный импульс. В результате новообразованная черная дыра, особенно если она вращающаяся и находится в маломассивной галактике, может совершить «отскок» из центра галактики, двигаясь с большой скоростью, и либо будет выброшена полностью, либо через некоторое время вернется в центр за счет динамического трения. Возможна также ситуация рождения внеядерной черной дыры без слияния. Если при этом черная дыра обладала аккреционным диском, из которого поглощала вещество, то для наблюдателя она будет выглядеть как заметно смещенное от центра галактики «блуждающее» активное ядро. Такие объекты очень интересны для астрофизиков, так как позволяют разобраться в механизмах роста сверхмассивных черных дыр и их роли в эволюции родительских галактик. Однако искать их, особенно в карликовых галактиках, достаточно трудно (а порой и вовсе случаются ошибки).
Группа астрономов во главе с Юаньци Лю (Yuanqi Liu) из Шанхайской астрономической обсерватории сообщила об обнаружении интересного кандидата в «блуждающее» активное ядро в карликовой галактике MaNGA 12772-12704 на красном смещении z=0,017. Первоначально галактика попала в обзор неба MaNGA обсерватории Апачи-Пойнт как система с потенциальным активным ядром. В феврале 2023 года ученые провели глубокие наблюдения с большим пространственным разрешением за галактикой при помощи радиоинтерферометра со сверхдлинной базой VLBA в L- и С-диапазонах волн, а также проанализировали архивные данные наблюдений радиотелескопа VLA за двадцать лет наблюдений.
Результатом наблюдений и анализа уже имеющихся данных стало обнаружение компактного и яркого в радиодиапазоне источника, который пространственно смещен на 0,94 килопарсека от оптического центра галактики, не является фоновым источником и действительно может быть активным ядром. Оно обладает компактным радиоджетом, выровненным с ядром и простирающимся на 2,2 парсека к юго-востоку от него. Свойства радиоядра типичны для активных галактических ядер с низкой светимостью, в нем может быть черная дыра промежуточной массы с расчетной массой около 105,54±0,45 масс Солнца. Звездная масса галактики оценивается в 1,52 × 109 масс Солнца.
По мнению ученых, это открытие имеет важное значение для корректировки текущих теорий роста массивных черных дыр и эволюции галактик. Во-первых, подобные черные дыры способны расти за счет событий аккреции или событий слияния с другими черными дырами, возникающих в разных частях родительской галактики, а не только в ее центре, что может помочь разрешить проблему быстрого роста сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной. Во-вторых, внеядерные активные ядра способны обладать аккреционными дисками и джетами, а значит —могут заметно влиять на процесс звездообразования и динамику газа в маломассивных галактиках. В-третьих, необходимо пересмотреть и расширить методики поисков подобных черных дыр, чтобы понять, чем именно является кандидат в MaNGA 12772-12704 — редким объектом или же представителем ранее неизвестной популяции «блуждающих» и активно поглощающих вещество массивных черных дыр.
Разгуливающие по галактике и относительно легкие черные дыры можно найти даже в Млечном Пути — совсем недавно подобное открытие впервые подтвердили.