Давно известно, что при столкновениях галактик возле центральных черных дыр собирается огромное количество молекулярного газа. Раньше считалось, что это ускоряет рост их массы. Для проверки этой гипотезы ученые провели наблюдения за сближающимися галактиками. Однако оказалось, что даже на фоне такого изобилия многие черные дыры предпочитают скромничать в еде.
Слияние галактик играет ключевую роль в развитии космоса, особенно когда сталкиваются две богатые газом системы. Десятилетия исследований подтвердили, что эта масса газа часто концентрируется в густых облаках в центрах галактик, вызывая всплески звездообразования. Логично было бы предположить, что и для черных дыр это шанс быстро набрать вес.
Центральная зона галактики называется активным ядром. Оно настолько сильно сияет, что затмевает собой весь остальной космический объект. Такое мощное свечение вызвано падением окружающего газа в сверхмассивную черную дыру.
Согласно подсчетам исследователей, почти 90% всех активных ядер появляются благодаря внутренним процессам и столкновениям с мелкими галактиками. Хотя крупные слияния происходят значительно реже, они оказали колоссальное влияние на развитие нашей Вселенной, обеспечив половину прироста массы сверхмассивных черных дыр.
Процесс объединения крупных галактик длится миллиарды лет. Расстояние между их центрами постепенно уменьшается с сотен килопарсеков (примерно столько занимает диаметр нашего Млечного пути) до сотен парсеков (это всего лишь дистанция от Земли до ближайших звезд и гигантских газовых облаков).
Согласно теоретическим данным, пик набора массы черной дырой наступает спустя сотни тысяч или миллионы лет после начала процесса сближения. Вопрос оставался открытым: на какой именно стадии сближения начинается этот стремительный рост?
Моделирование показало, что наиболее интенсивные вспышки звездообразования и увеличения массы черной дыры наступают тогда, когда активно сближаются ядра обеих галактик. Для изучения поведения газа в таких ситуациях исследователи проанализировали данные обсерватории ALMA.
Объектами изучения стали галактики, находящиеся сравнительно близко к нашему Млечному пути (не дальше 600 миллиардов световых лет, или с красным смещением менее 0,05), причем участники процесса имели значительные размеры и проявляли активность своего ядра. Итоги своей работы ученые опубликовали в журнале The Astronomical Journal.
Изучение семи слияний массивных галактик выявило интересную закономерность: чем ближе расположены ядра сталкивающихся объектов, тем гуще становится слой молекулярного газа в их центре.
Однако газ здесь ведет себя неоднородно. Часть вращается в стабильном диске, другая неподвижна. Более удивительным оказалось другое наблюдение: чем больше сама черная дыра, тем плотнее рядом находится не двигающийся газ.
Ученые ожидали увидеть связь между концентрацией газа и активностью ядра галактики, однако ничего подобного обнаружено не было. Таким образом, наличие большого количества газа вовсе не гарантирует быстрого набора массы черной дырой.
Макото Джонстоун из Виргинского университета выразил свое мнение следующим образом: «Низкий уровень эффективности роста сверхмассивных черных дыр, несмотря на близость плотных облаков молекулярного газа, заставляет задуматься над физическими условиями, необходимыми для активации фазы роста».