Про некоторых людей говорят, что их встреча была предначертана звёздами. А согласно исследованию Йельского университета, тоже самое, причём, в прямом смысле, относится к сверхмассивным чёрным дырам и галактикам, в которых они располагаются.
“Особые отношения” между сверхмассивными чёрными дырами и их галактиками являются тем, что астрономы и физики наблюдали вот уже в течение довольно долгого времени. Теперь же эту связь с уверенностью можно понимать как воздействия, которые начинают проявляться на ранней стадии формирования галактики и имеющие влияние на то, как галактика и сверхмассивная чёрная дыра в её центре растут с течением определённого времени.
Иллюстрация художника, на которой показан процесс разрушения звезды, которая прошла в непосредственной близости от вращающейся чёрной дыры. Источник: ESO, ESA/Hubble
В настоящее время чёрной дырой принято считать точку в пространстве, где материя сжата или уплотнена настолько, что создаёт интенсивное гравитационное воздействие на окружающее пространство. Эта гравитация настолько сильна, что даже свет не может избежать её притяжения. Чёрные дыры могут быть как маленькими, размером с один атом, так и большими, протяжённостью в миллиарды километров в диаметре. Самые большие из них называются “сверхмассивными” чёрными дырами и имеют массу, равную массе миллионов — или даже миллиардов — Солнц.
Сверхмассивные чёрные дыры чаще всего наблюдаются в ядрах больших галактик, включая наш собственный Млечный Путь. Теоретически, их существование подтверждалось давно, но первые намёки на их присутствие от наблюдательной астрономии были выявлены в 1960-х годах. А ранее в 2019 году комплекс Event Horizon Telescope опубликовал первое фото силуэта чёрной дыры в галактике M87. Астрофизики продолжают выдвигать всевозможные теории о происхождении чёрных дыр, об их росте и светимости, а также о том, как они взаимодействуют с их галактиками-хозяевами в различных астрономических средах.
“Было много неопределенности относительно связи сверхмассивных чёрных дыр и самих галактик. В частности, не до конца ясно, был ли рост таких дыр более тесно связан со скоростью звездообразования или массой галактики. Наши результаты представляют собой наиболее полное теоретическое доказательство первого вопроса — скорость роста чёрных дыр, по-видимому, тесно связана частотой формирования звёзд в галактике”, – астрофизик Приямвада Натараджан из Йельского университета, старший исследователь новой работы, опубликованной в новом номере издания Королевского Астрономического Общества.
Натараджан внесла значительный вклад в наше понимание формирования и роста сверхмассивных чёрных дыр и их влияния на окрестности. Её работа не только отвечает на вопрос, но и предполагает, что эти связи являются не просто простыми корреляции, а признаками более глубоких причинных связей.
Натараджан и её команда – Анджело Рикарте и Майкл Треммель из Йельского университета и Томас Куинн из Вашингтонского университета, в своей работе использовали сложные наборы математических моделей. В итоге, такое космологическое моделирование, получившее название Romulus, способно прослеживать эволюцию различных областей вселенной с момента Большого Взрыва до наших дней и включает в себя тысячи моделируемых галактик, которые находятся в самых разнообразных космических средах.
Моделирование Romulus в качестве ответа предлагает снимок роста чёрных дыр в максимально высоком разрешении. Это обеспечивает улучшенное понимание и более чёткое представление о том, как растут чёрные дыры в широкой выборке галактик, от самых массивных, расположенных в центрах скоплений, до гораздо более распространенных карликовых галактик, которые обладают не такой большой плотностью. В настоящее время нет точного понимания причин роста чёрных дыр, поэтому эти симуляции предлагают нам довольно простой взгляд на эту проблему.
“В то время, когда драйверы роста чёрных дыр неясны, эти симуляции обрисовывают нам простую картину. Они просто растут вместе со звёздами независимо от массы галактики, окружающей среды или космической эпохи”.
Один из наиболее интригующих выводов этого исследования, как отмечает Рикарте, связан с тем, каким образом крупнейшие чёрные дыры во вселенной взаимодействуют со своими галактиками с течением времени. Исследователи обнаружили, что сверхмассивные чёрные дыры и их галактики растут в тандеме, и что их отношения самокорректируются независимо от типа окружающей среды, в которой они живут.
“Если гигантская чёрная дыра начинает расти слишком быстро и становится слишком большой для своего галактического дома, физические процессы гарантируют, что её рост замедлится относительно роста галактики. С другой стороны, если масса дыры слишком мала для своей галактики, скорость её роста увеличивается относительно размера галактики, чтобы компенсировать это отставание”.
По информации Йельского университета.
Источник: