Астрономы обнаружили необычно массивную черную дыру в галактике-спутнике Млечного Пути
Астрономы из обсерватории Макдональд Техасского университета в Остине обнаружили необычайно массивную черную дыру в центре одной из карликовых галактик-спутников Млечного Пути под названием Лев I. Почти такая же массивная, как черная дыра в нашей собственной галактике, эта находка может пересмотреть наше понимание того, как эволюционируют все галактики - строительные блоки Вселенной. Работа опубликована в свежем номере журнала "Астрофизический журнал".
Команда решила изучать Лев I из-за его особенностей. В отличие от большинства карликовых галактик, вращающихся вокруг Млечного Пути, Лев I не содержит много темной материи. Исследователи измерили профиль темной материи Льва I - то есть, как меняется плотность темной материи от внешних краев галактики по направлению к ее центру.
Для этого они измерили ее гравитационное притяжение к звездам: Чем быстрее движутся звезды, тем больше материи заключено на их орбитах. В частности, команда хотела узнать, увеличивается ли плотность темной материи по направлению к центру галактики. Они также хотели знать, совпадут ли их измерения профиля с предыдущими, сделанными с помощью данных старых телескопов в сочетании с компьютерными моделями.
Под руководством недавней выпускницы докторантуры UT Austin Марии Хосе Бустаманте в команду вошли астрономы UT Ева Нойола, Карл Гебхардт и Грег Цейманн, а также коллеги из немецкого Института внеземной физики Макса Планка (MPE). Для своих наблюдений они использовали уникальный прибор под названием VIRUS-W на 2,7-метровом телескопе Харлана Дж. Смита обсерватории Макдональд.
Когда команда ввела свои улучшенные данные и сложные модели в суперкомпьютер в Техасском центре передовых вычислений UT Austin, они получили поразительный результат.
"У вас есть очень маленькая галактика, которая падает на Млечный Путь, и ее черная дыра примерно такой же массы, как и Млечный Путь. Соотношение масс абсолютно огромное. Млечный Путь доминирует; черная дыра Льва I почти сопоставима". Результат беспрецедентен.
По словам исследователей, результат отличается от предыдущих исследований Льва I благодаря сочетанию более качественных данных и суперкомпьютерного моделирования. Центральная, плотная область галактики была практически не изучена в предыдущих исследованиях, которые концентрировались на скоростях отдельных звезд.
Текущее исследование показало, что в тех немногих скоростях, которые были получены в прошлом, наблюдалось смещение в сторону низких скоростей. Это, в свою очередь, уменьшило предполагаемое количество материи, заключенной в их орбитах.
Новые данные сосредоточены в центральной области и не подвержены этому смещению. Количество предполагаемой материи, заключенной в орбитах звезд, резко возросло. Находка может потрясти понимание астрономами эволюции галактик, поскольку "нет никакого объяснения для такого типа черных дыр в карликовых сфероидальных галактиках", - сказал Бустаманте.
Результат тем более важен, что астрономы уже 20 лет используют галактики типа Leo I, называемые "карликовыми сфероидальными галактиками", чтобы понять, как распределяется темная материя внутри галактик, добавил Гебхардт. Этот новый тип слияния черных дыр также дает обсерваториям гравитационных волн новый сигнал для поиска.
"Если масса черной дыры Льва I велика, это может объяснить, как черные дыры растут в массивных галактиках", - сказал Гебхардт. Это объясняется тем, что со временем, когда маленькие галактики, такие как Leo I, падают в более крупные галактики, черная дыра меньшей галактики сливается с черной дырой большей галактики, увеличивая ее массу"
Созданный командой из MPE в Германии, VIRUS-W является единственным в мире инструментом, способным проводить подобные исследования темной материи. Нойола отметил, что многие карликовые галактики южного полушария являются хорошими объектами для этого, но ни один телескоп южного полушария не оборудован для этого. Однако строящийся сейчас в Чили Гигантский Магелланов телескоп (GMT) отчасти предназначен для такого рода работ. UT Austin является партнером-основателем GMT.
