Астрономы из МГУ нашли сверхмассивную черную дыру в ультракомпактной галактике

Студент физического факультета и сотрудники Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга МГУ имени М.В. Ломоносова открыли сверхмассивную черную дыру в центре галактики Fornax UCD3, которая относится к редкому классу ультракомпактных карликов. Результаты работы были опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Доклад на эту тему будет представлен на Генеральной ассамблее Международного астрономического союза, которая пройдет в Вене с 20 по 31 августа.


Рисунок 1. Антон Афанасьев.jpg
Рисунок 1: Оптическое изображение гигантской эллиптической галактики NGC 1399 и ее спутника UCD3. Левая панель врезки: изображение UCD3 в оранжевом фильтре, полученное на космическом телескопе имени Хаббла. Правая панель врезки: изображение UCD3 в инфракрасном диапазоне, полученное на спектрографе SINFONI. Источник: NASA/STScI/ESO/Afanasiev et al.


Галактика Fornax UCD3 — часть скопления галактик в созвездии Печь (Fornax). Fornax UCD3 относится к весьма редкому и необычному классу ультракомпактных карликов (UCD). Масса таких карликовых галактик составляет несколько десятков миллионов масс Солнца, а их радиус, как правило, не превышает трехсот световых лет. Из-за такого соотношения массы и размера концентрация звезд в ультракомпактных карликах одна из самых больших во Вселенной. 

«Мы открыли сверхмассивную черную дыру в центре галактики Fornax UCD3. Масса черной дыры составляет 3,5 миллиона солнечных масс, почти как в Млечном Пути», — рассказал Антон Афанасьев, первый автор статьи, студент кафедры астрофизики и звездной астрономии отдела астрономии физического факультета МГУ. 

В ходе исследования ученые использовали данные инфракрасного спектрографа интегрального поля SINFONI, который установлен на одном из телескопов VLT в Чили. Обработав полученный спектр излучения, авторы установили зависимость дисперсии скоростей звезд от радиуса в галактике Fornax UCD3. Дисперсия скоростей — это показатель, который демонстрирует, насколько в среднем видимые скорости звезд отличаются от среднего значения. В присутствии массивного объекта, такого как черная дыра, звезды под действием гравитации этого объекта начинают двигаться быстрее, причем в произвольных направлениях. Это приводит к тому, что их средняя скорость не увеличивается, а вот дисперсия сильно растет. В данной галактике ученые наблюдали как раз такое явление: дисперсия скоростей звезд в центре настолько велика, что кроме как присутствием массивной черной дыры ее ничем не получается объяснить. 

Затем ученые сравнили полученную зависимость скорости и дисперсии с динамическими моделями, построенными в предположении той или иной массы центральной черной дыры. В результате авторы выяснили, что наилучшим образом с наблюдениями согласуется модель, которая предполагает массу черной дыры в 3,5 миллиона солнечных масс. Ученые также рассмотрели возможность отсутствия черной дыры, но она была исключена со статистической значимостью в три сигмы (99,7%). 

Открытая авторами черная дыра всего четвертая, обнаруженная в ультракомпактных карликах, и ее масса составляет 4% от полной массы галактики. В обычных галактиках это отношение существенно меньше (около 0,3%). Несмотря на маленькое количество примеров, наличие массивных черных дыр в ультракомпактных карликах считается сильным аргументом в пользу приливного происхождения этих галактик. Согласно этой гипотезе, обычная галактика нормальных размеров в какой-то период своей эволюции прошла слишком близко от другой, более крупной и массивной галактики. В результате близкого прохождения из-за воздействия приливных сил UCD3 потеряла большую часть звезд, находившихся на периферии, и от нее осталось только компактное ядро. 

«Чтобы однозначно утверждать о правильности этой гипотезы, необходимо открыть больше сверхмассивных черных дыр в ультракомпактных карликах. Это является одной из перспектив этой работы. Кроме того, схожую методику можно применить к похожим на ультракомпактных карликов, но более массивным и менее плотным компактным эллиптическим галактикам. В одной из следующих работ мы как раз проведем исследование популяции центральных черных дыр в таких объектах», — заключил ученый. 

Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Европейской южной обсерватории (Германия и Чили), Института астрономии Общества Макса Планка, Потсдамского астрофизического института (Германия), Университета штата Мичиган, Университета штата Калифорния в Сан-Хосе, Техасского университета A&M, Университета Юты, Калифорнийского университета (США), Австралийской астрономической обсерватории, Университета Маккуори, Университета Квинсленда (Австралия) и из Швейцарской высшей технической школы Цюриха. 

Разные разности
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...
Маскировка, подсказанная цикадой
Тело цикады покрывают брохосомы. Эти структуры отлично поглощают свет, тем самым помогая ей маскироваться от животных, глаза которых видят в том числе и ультрафиолетовый свет. Используя 3D-принтер, исследователи создали искусственные аналоги брохосом...