Новое исследование с использованием космической рентгеновской обсерватории NASA «Чандра» отследило две пары сверхмассивных черных дыр в карликовых галактиках на курсах столкновения. Это первое свидетельство такой надвигающейся встречи, дающее ученым важную информацию о росте черных дыр в ранней Вселенной.
По определению, карликовые галактики содержат звезды с общей массой менее 3 миллиардов Солнц — или примерно в 20 раз меньше, чем Млечный Путь. Астрономы давно подозревали, что карликовые галактики сливаются, особенно в относительно ранней Вселенной, чтобы вырасти в более крупные галактики, наблюдаемые сегодня. Однако современные технологии не могут наблюдать слияния карликовых галактик первого поколения, потому что они чрезвычайно тусклые на больших расстояниях. Другая тактика — поиск слияния карликовых галактик поближе — на сегодняшний день не увенчалась успехом.
Новое исследование преодолело эти проблемы, внедрив систематический обзор глубоких рентгеновских наблюдений Chandra и сравнив их с инфракрасными данными, полученными с помощью Wide Infrared Survey Explorer (WISE) NASA, и оптическими данными канадско-французско-гавайского телескопа (CFHT).
Чандра был особенно ценен для этого исследования, потому что материал, окружающий черные дыры, может нагреваться до миллионов градусов, производя большое количество рентгеновских лучей. Команда искала пары ярких источников рентгеновского излучения в сталкивающихся карликовых галактиках как свидетельство существования двух черных дыр и обнаружила два примера.
Одна пара находится в скоплении галактик Abell 133, расположенном в 760 миллионах световых лет от Земли, что видно на составном изображении слева. Рентгеновские данные Chandra выделены розовым цветом, а оптические данные CFHT — синим. Эта пара карликовых галактик, по-видимому, находится на поздних стадиях слияния и имеет длинный хвост, вызванный приливными эффектами от столкновения. Авторы нового исследования назвали его «Мирабилис» в честь исчезающего вида колибри, известного своими исключительно длинными хвостами. Было выбрано только одно название, потому что слияние двух галактик в одну почти завершено. Два источника Chandra показывают рентгеновские лучи материала вокруг черных дыр в каждой галактике.
Другая пара была обнаружена в Abell 1758S, скоплении галактик на расстоянии около 3,2 миллиарда световых лет. Составное изображение от Chandra и CFHT находится справа, с использованием тех же цветов, что и для Mirabilis. Исследователи назвали сливающиеся карликовые галактики «Эльстир» и «Винтей» в честь вымышленных художников из «В поисках утраченного времени» Марселя Пруста. Вентейл — это галактика вверху, а Эльстир — галактика внизу. С обоими связаны источники Чандра, опять же из рентгеновских лучей материала вокруг черных дыр в каждой галактике. Исследователи считают, что эти две галактики были обнаружены на ранних стадиях слияния, в результате чего образовался мост из звезд и газа, соединяющий две сталкивающиеся галактики в результате их гравитационного взаимодействия.
Детали слияния черных дыр и карликовых галактик могут пролить свет на собственное прошлое нашего Млечного Пути. Ученые считают, что почти все галактики начинались как карликовые или другие типы маленьких галактик и росли в течение миллиардов лет в результате слияний. Последующие наблюдения за этими двумя системами позволят астрономам изучать процессы, имеющие решающее значение для понимания галактик и их черных дыр на самых ранних стадиях развития Вселенной.
