Меньшие галактики могут не иметь сверхмассивных чёрных дыр в центре

Новое исследование с использованием рентгеновской обсерватории NASA «Чандра» показало, что большинство небольших галактик, вероятно, не имеют сверхмассивных чёрных дыр в своих центрах. Это противоречит распространённому мнению, что почти каждая галактика обладает таким объектом.

NGC 6278 и PGC 039620. Авторы: X-ray: NASA/CXC/SAO/F. Zou et al.; Optical: SDSS; Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

Астрономы проанализировали данные более чем по 1600 галактикам, собранные за два десятилетия работы «Чандры». Исследование охватило как галактики, в десять раз массивнее Млечного Пути, так и карликовые, чья звёздная масса составляет лишь несколько процентов от массы нашей Галактики.

Результаты, опубликованные в The Astrophysical Journal, показывают, что лишь около 30% карликовых галактик, вероятно, содержат сверхмассивные чёрные дыры. «Наше исследование даёт ключи к пониманию того, как рождаются сверхмассивные чёрные дыры», — сказал ведущий автор работы Фань Цзоу из Мичиганского университета.

Как обнаруживают чёрные дыры

Падающее на чёрную дыру вещество нагревается и испускает рентгеновские лучи. Более 90% массивных галактик в исследовании имели яркие центральные источники рентгеновского излучения — явный признак сверхмассивной чёрной дыры. Однако меньшие галактики, с массой менее трёх миллиардов солнечных (примерно как у Большого Магелланова Облака), обычно не демонстрировали таких сигналов.

Учёные рассмотрели две причины отсутствия сигнала: либо чёрных дыр в таких галактиках действительно меньше, либо они настолько тусклые, что «Чандра» их не видит. Анализ данных склоняется к первому варианту.

Последствия для теорий формирования

Этот результат имеет важные последствия для понимания формирования сверхмассивных чёрных дыр. Он поддерживает теорию, согласно которой гигантские чёрные дыры рождаются уже с массой в тысячи раз больше солнечной в результате прямого коллапса газового облака. Альтернативная теория, предполагающая постепенный рост из небольших чёрных дыр, оставшихся от коллапса звёзд, предсказывала бы более равномерное распределение чёрных дыр по галактикам разной массы.

«Формирование больших чёрных дыр должно быть более редким событием, происходящим в основном в самых массивных формирующихся галактиках, что объясняет, почему мы не находим их во всех меньших галактиках», — отметил соавтор работы Анил Сет из Университета Юты.

Более низкое количество чёрных дыр в карликовых галактиках также означает меньшее ожидаемое число слияний таких объектов и, как следствие, меньше источников гравитационных волн для будущих детекторов, таких как космическая антенна LISA.

Больше информации: Fan Zou et al, Central Massive Black Holes Are Not Ubiquitous in Local Low-mass Galaxies, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/ae06a1

Источник: Chandra X-ray Center