Астрономия

Новый анализ одной из самых массивных гравитационных линз — системы «Космическая Подкова» — позволил косвенным методом обнаружить в центре линзирующей галактики черную дыру с массой около 36 миллиардов солнечных.

В 2007 году в рамках обзора Sloan Digital Sky Survey астрономы наткнулись на гравитационно линзированную систему «Космическая Подкова» (SDSS J1148+1930), которую затем изучили с помощью космического телескопа «Хаббл».

Полученные изображения подтвердили ее структуру, позволив рассмотреть и подковообразное «кольцо», и саму линзирующую галактику такими, какими они были примерно четыре–пять миллиардов лет назад и десять миллиардов лет назад соответственно. То есть ближайшая массивная галактика — это «линза», а «кольцо» сформировано искривленным светом более далекого объекта.

Теперь группа астрофизиков под руководством Карлоса Р. Мело-Карнейро (Carlos R. Melo-Carneiro) из Федерального университета Риу-Гранди-ду-Сул в Бразилии представила новый анализ «Космической Подковы». Результаты исследования, опубликованного на сервере препринтов Корнеллского университета показали, что в центре линзирующей галактики, вероятно, расположилась рекордная черная дыра с массой около 36 миллиардов солнечных.

К такому выводу астрофизики пришли, обнаружив в системе так называемую «радиальную дугу». Если дуги ориентированы вдоль радиального направления от центра линзирующего объекта (например, скопления галактик), их иногда называют «радиальными дугами» (radial arcs) в отличие от «тангенциальных дуг» (tangential arcs), которые вытянуты вдоль окружности вокруг центра. Именно с помощью радиальных дуг ученые узнают о наличии сверхмассивной черной дыры и прочих особенностях.

Таким образом, повторно изучив изображения, полученные при помощи «Хаббла», авторы научной работы проанализировали форму и положение радиальной дуги и «кольца» (внешней дуги), а затем, с помощью спектрографа MUSE, установленного на телескопе VLT — скорости движения звезд у разных точек галактики.

Объединив оба набора данных в единую модель, астрофизики заключили, что в центре линзы расположилась компонента, аналогичная черной дыре массой около 36 миллиардов солнечных. Для сравнения: масса сверхмассивной черной дыры Стрелец A*, расположенной в центре Млечного Пути, составляет четыре миллиона солнечных масс.

Поскольку сама по себе галактика-хозяйка чрезвычайно массивна, а полученная масса центрального объекта мягко говоря велика, исследователи предположили, что объект может быть отражением другой «ветви» эволюции гигантских галактик и мог сформироваться либо в результате серии слияний больших галактик и черных дыр, либо путем быстрого наращивания массы.

Так как открытие было сделано косвенным методом, для подтверждения результатов потребуется более широкая выборка гравитационных линз, подобных «Космической Подкове». С ее помощью ученые смогут «взвесить» сверхмассивные черные дыры на разных этапах эволюции и объяснить, почему некоторые из них становятся настолько тяжелыми.