Багато надмасивних чорних дір приховані газом і пилом

Астрономи зробили ще один крок вперед у пошуках найневловиміших титанів Всесвіту: надмасивних чорних дір. Використовуючи кілька телескопів NASA, вчені знайшли точнішу оцінку співвідношення прихованих і видимих ​​чорних дір, проливаючи таким чином більше світла на загадкові структури, які лежать у серці більшості галактик.

Пошуки надмасивних чорних дір

Надмасивні чорні діри можуть важити в мільярди разів більше, ніж Сонце. Однак багато з цих космічних гігантів приховані за щільними хмарами газу та пилу, тому їх важко виявити. Дослідники підрахували, що в центрі кожної великої галактики є надмасивна чорна діра. Проте визначити загальну популяцію цих гігантів складно. Натомість вчені вивчають менші вибірки та екстраполюють на більшу сукупність. Останнє дослідження, опубліковане в Astrophysical Journal, показало, що близько 35% надмасивних чорних дір закриті щільним газом і пилом, які блокують навіть рентгенівське світло низької енергії. Це контрастує з попередніми опитуваннями, які визначали менше ніж 15% як невідомі. Вчені вважають, що справжнє співвідношення може наближатися до 50/50, відкриття, яке може змінити теорії про те, як галактики та чорні діри ростуть разом.

Яскраві монстри в темряві

Надмасивні чорні діри абсолютно темні, тому що жодне світло не може уникнути їхнього величезного гравітаційного тяжіння. Однак речовина, що обертається навколо чорної діри, інтенсивно світиться. Коли газ наближається до чорної діри по спіралі, величезна гравітаційна сила нагріває її до надзвичайно високих температур. Це змушує газ сяяти настільки яскраво, що він може перевершити всі зірки в галактиці. Незважаючи на таку яскравість, світіння можна приховати, якщо чорну діру оточити товсте кільце газу та пилу, яке називається «тор». Тор нагадує пончик із яскравим центром у його основі. Чи зможемо ми побачити чорну діру, чи ні, залежить від кута цього тора. Якщо дивитися прямо в отвір бублика, то видно яскраві випромінювання. Якщо ми бачимо його з ребра, то тор блокує більшу частину світла, а це означає, що чорна діра прихована.

Інфрачервоні та рентгенівські телескопи

Щоб вивчити ці приховані чорні діри, НАСА використало дані, зібрані в 1983 році інфрачервоним астрономічним супутником (IRAS). IRAS виявив інфрачервоне світло, яке випромінює нагрітий газ у торі, навіть коли сама чорна діра була затемнена. Телескоп NASA NuSTAR доповнив ці дані, виявивши рентгенівські промені високої енергії, які можуть проникати крізь щільний газ і пил. Об’єднання даних з обох телескопів дозволило вченим виявити та вивчити приховані чорні діри з набагато більшою точністю та запропонувало більш чітке розуміння цих космічних гігантів.

Чорні діри та галактична еволюція

Розуміння прихованих надмасивних чорних дір допомагає вченим зрозуміти, як ці об’єкти ростуть і впливають на їхні галактики. Надмасивні чорні діри споживають величезну кількість матеріалу, але якщо вони поглинають занадто багато, вони викидають частину його назад у галактику. Ці потоки можуть пригнічувати утворення зірок, розсіюючи хмари газу, необхідні для нових зірок.

«Якби у нас не було чорних дір, галактики були б набагато більшими», — зазначив Пошак Ганді, співавтор дослідження. «Без надмасивної чорної діри в Чумацькому Шляху на небі могло б бути набагато більше зірок».

Інновації за астрономічними дослідженнями

Це дослідження демонструє тривалу важливість даних, зібраних телескопами, навіть через десятиліття після їх початкової роботи. Поєднуючи спостереження з кількох інструментів, які працюють на різних довжинах хвиль світла, вчені можуть виявити деталі, які один телескоп може пропустити.

«Мене дивує, наскільки IRAS і NuSTAR були корисними для цього проекту, особливо незважаючи на те, що IRAS працювала понад 40 років тому», — сказав провідний автор дослідження Пітер Бурман з Каліфорнійського технологічного інституту.

IRAS надав важливі інфрачервоні дані, а сучасніший телескоп NuSTAR додав додаткові рентгенівські спостереження. Разом ці інструменти створили більш повну картину прихованих надмасивних чорних дір. Це дослідження стосується не лише виявлення прихованих чорних дір; це свідчення винахідливості та інновацій, які спонукають до астрономічних досліджень. Використовуючи ці інструменти та методи, вчені отримують глибше розуміння того, як приховані чорні діри впливають на ріст галактик і, зрештою, на структуру Всесвіту. Дослідження опубліковано в Astrophysical Journal.