Ультрамассивные ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ И ИХ ГАЛАКТИКИ: ВОПРОС МАСШТАБА
Современные исследования показывают, что практически каждая галактика в космосе содержит суперсплошную черную дыру в своем центре. Вопрос о том, что возникло первым — черная дыра или галактика — до сих пор вызывает дебаты среди ученых, однако известно, что их развитие тесно связано. Исследование этой связи позволяет нам лучше понять самих черных дыр.
АКТИВНЫЕ И ТИХИЕ ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ
Когда суперсплошная черная дыра находится в активном состоянии, ученые могут определить ее массу, исследуя такие параметры, как светимость ядра и потоки материи, выбрасываемые черной дырой. Однако в спокойный период для определения массы используются косвенные методы. Одним из таких методов является так называемая M-сигма зависимость.
Изучая спектры звезд, расположенных в ядре галактики, исследователи могут определить их движение благодаря эффекту Доплера. Спектры на одной стороне ядра будут сдвинуты к голубой области спектра, так как звезды движутся к нам, в то время как на другой стороне будут красные смещения, указывающие на движение вдали от нас. В результате спектр ядра имеет статистическое распределение, которое называется сигма. Чем больше масса черной дыры, тем быстрее звезды вращаются вокруг центра галактики, и тем больше значение сигма. Таким образом, и формируется M-сигма зависимость.
НЕДАЧА M-СИГМА ЗАВИСИМОСТИ ДЛЯ УЛЬТРАМАССИВНЫХ ЧЕРНЫХ ДЫР
Несмотря на то, что M-сигма зависимость является простым и мощным инструментом для измерения массы галактических черных дыр, новое исследование показало, что она не всегда актуальна, особенно для ультрамассивных черных дыр (UMBHs), масса которых превышает 10 миллиардов солнечных масс. Для сравнения, две черные дыры, которые мы наблюдали напрямую — M87* и наша собственная SagA* — имеют массу 6 миллиардов и 4 миллиона солнечных масс соответственно.
Исследовательская группа проанализировала 16 самых ярких галактик-кластеров и сравнила данные с моделью триаксиального решения Шварцшильда. Эта модель предполагает, что различные орбиты звезд вокруг ядра можно смоделировать и использовать для создания кривой светимости ядра. Сначала ядро принимается за эллиптический сфероид с тремя различными осями. Оказалось, что когда есть возможность получения необходимых наблюдений, модель хорошо показывает массу черной дыры.
Исследователи смогли выполнить эту задачу для 8 галактик-кластеров. Затем они построили график M-сигма, сравнивая их с другими галактиками с известными черными дырами. Результаты показали, что ультрамассивные черные дыры значительно превышают M-сигма зависимость, что свидетельствует о том, что это соотношение недооценивало массу UMBHs на высоких значениях.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ МАССЫ ЧЕРНЫХ ДЫР
Авторы исследования также указали на возможность использования другого метода, известного как центральная область с недостатком света. Поскольку самые крупные черные дыры поглощают больше окружающих звезд, кривые светимости будут иметь падение яркости в центральной части. Чем больше эта область, тем больше масса черной дыры. Это дает возможность определять массу UMBHs даже при отсутствии данных триаксиального решения Шварцшильда.
Таким образом, исследования показывают, что для accurate assessment масс ультрамассивных черных дыр необходимо учитывать их особенности и адаптировать методы их измерения.
