19.02.2015 | Наука

Темная материя подпитывает рост сверхмассивных черных дыр

Давно предполагалось, что размер сверхмассивной чёрной дыры в ядре галактики тесно связан с количеством звёзд, содержащихся в этой галактике.

Однако новые данные американских астрофизиков свидетельствуют о том, что это утверждение не совсем верно: чёрные дыры подпитываются таинственной тёмной материей.

Каждая галактика располагается внутри массивного гало тёмной материи – невидимой материи, которая, как считается, составляет около 85% всей материи во Вселенной. Чем больше галактика, тем больше и гало тёмной материи. Новое исследование так называемых эллиптических галактик позволило по-новому взглянуть на связи между галактикой и её чёрной дырой, на рост которой каким-то образом влияет невидимая рука тёмной материи.

"Кажется, что существует некая таинственная связь между количеством тёмной материи, содержащейся в галактике, и размером её центральной чёрной дыры, – говорит ведущий автор исследования Акос Богдан (Akos Bogdan) из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики в Кембридже.

В ходе предыдущих исследований была обнаружена связь между массой центральной чёрной дыры и общей массой звёзд в эллиптических галактиках. Однако более поздние исследования подтвердили тесную корреляцию между массами чёрной дыры и гало тёмной материи галактики. Правда, исследователям так и не удалось найти объяснение этой взаимосвязи.

Во Вселенной количество тёмной материи превышает количество нормальной материи с коэффициентом 6 к 1. Известно, что тёмная материя демонстрирует гравитационные эффекты – скрепляет галактики и скопления галактик. Каждая галактика окружена ореолом тёмной материи, которая имеет массу как триллионы Солнц и простирается на сотни тысяч световых лет.

Для изучения связей между гало тёмной материи и сверхмассивными чёрными дырам Богдан и его коллега из Принстонского университета Энди Гулдинг (Andy Goulding) рассмотрели более трёх тысяч эллиптических галактик. В ходе своей научной работы учёные опирались на данные, полученные с помощью Слоановского цифрового небесного обзора (Sloan Digital Sky Survey) и немецкой рентгеновской обсерватории ROSAT.

Рентгеновские измерения горячего газа, окружающего галактики, помогли определить массу гало тёмной материи (чем больше тёмной материи имеет галактика, тем более горячий газ она способна удерживать).

Астрофизики выявили отчётливую связь между массой гало тёмной материи и массой чёрной дыры. Это соотношение оказалось более показательным, чем взаимосвязь между массой чёрной дыры и массой исключительно звёзд галактики.

Такая взаимосвязь может быть объяснена ростом эллиптических галактик. Эллиптическая галактика образуется при слиянии более мелких галактик – их звезды и тёмная материя в таком случае соединяются и смешиваются. Так как тёмная материя "перевешивает" всё остальное, это способствует образованию эллиптической галактики и росту центральной чёрной дыры.

"По сути, сам акт слияния как бы намечает гравитационный проект, которому галактика, звёзды и чёрная дыра будут следовать, чтобы выстроить себя заново", – объясняет Богдан.

Научная статья исследователей была опубликована в издании Astrophysical Journal.

По публикациям UkrNet