Ученые полагают, что в центре практически каждой галактики во Вселенной скрывается сверхмассивная черная дыра с массой, которая в миллионы или миллиарды раз превышает массу Солнца, и чья огромная сила гравитации отвечает за удержание всех звезд вместе. Однако сердце скопления галактик Abell 2261, расположенное примерно в 2.7 миллиарда световых лет от Земли, похоже, опровергает теорию. Там правила астрофизики указывают на то, что должно быть огромное чудовище с массой от 3,000 100,000 до XNUMX XNUMX миллионов солнечных масс, что сопоставимо с массой некоторых из самых крупных из известных. Однако, несмотря на то, что исследователи постоянно ищут, найти его невозможно. Последние наблюдения с помощью рентгеновской обсерватории НАСА Чандра и космического телескопа Хаббл только раскрывают тайну.
Используя данные Chandra, полученные в 1999 и 2004 годах, астрономы уже искали в центре Абелла 2,261 признак сверхмассивной черной дыры. Они искали материал, который перегрелся, когда упал в черную дыру и испускал рентгеновские лучи, но они не обнаружили такой источник.
Исключен после слияния
Теперь, когда в 2018 году были получены новые и более длительные наблюдения Чандры, команда под руководством Кайхана Гултекина из Мичиганского университета провела более глубокий поиск черной дыры в центре галактики. Они также рассмотрели альтернативное объяснение, согласно которому черная дыра была выброшена после слияния двух галактик, каждая со своей дырой, в результате чего образовалась наблюдаемая галактика.
Когда черные дыры сливаются, они создают волны в пространстве-времени, называемые гравитационными волнами. Если бы большое количество гравитационных волн, порожденных таким событием, было сильнее в одном направлении, чем в другом, теория предсказывает, что новая, еще более массивная черная дыра была бы отправлена на полной скорости из центра галактики в противоположном направлении. Это называется удаляющейся черной дырой.
Астрономы не нашли убедительных доказательств отдачи черной дыры, и неизвестно, подходят ли сверхмассивы достаточно близко друг к другу, чтобы создать гравитационные волны и слиться. Пока что они подтвердили только расплавления гораздо меньших объектов. Обнаружение более крупного удаляющегося объекта побудило бы ученых искать гравитационные волны от сливающихся сверхмассивных черных дыр.
Косвенные сигналы
Ученые считают, что это могло произойти в центре Abell 2261 по двум косвенным признакам. Во-первых, данные оптических наблюдений Хаббла и телескопа Субару показывают галактическое ядро, центральную область, где количество звезд в галактике имеет максимальное значение, намного большее, чем ожидалось, для галактики такого размера. Второй признак заключается в том, что самая плотная концентрация звезд в галактике находится более чем в 2,000 световых годах от центра, что удивительно далеко.
Во время слияния сверхмассивная черная дыра в каждой галактике опускается к центру недавно слитой галактики. Если они удерживаются вместе гравитацией и их орбита начинает сокращаться, ожидается, что черные дыры взаимодействуют с окружающими звездами и вытесняют их из центра галактики. Это объяснило бы большое ядро Abell 2261.
Нецентральная концентрация звезд также могла быть вызвана сильным событием, таким как слияние двух сверхмассивных черных дыр и последующая отдача одной более крупной черной дыры.
Никаких следов в звездах
Хотя есть признаки того, что произошло слияние черных дыр, ни данные Чандры, ни данные Хаббла не показали доказательств существования самой черной дыры. Ранее исследователи использовали Хаббл для поиска группы звезд, которые могли быть унесены удаляющейся черной дырой. Они изучили три скопления недалеко от центра галактики и выяснили, достаточно ли движения звезд в этих скоплениях, чтобы предположить, что они содержат черную дыру с массой 10 миллиардов солнечных. Не было обнаружено явных доказательств наличия черной дыры в двух группах, а звезды в другой были слишком тусклыми, чтобы сделать полезные выводы.
Они также ранее изучали наблюдения Abell 2261 с помощью очень большой массива Карла Дж. Янского NSF. Радиоизлучение, обнаруженное вблизи центра галактики, предполагает, что активность сверхмассивной черной дыры произошла там 50 миллионов лет назад, но это не означает, что в центре галактики в настоящее время находится такая черная дыра.
Затем они направились в Чандру для поиска материала, который при падении в черную дыру перегрелся и испускал рентгеновские лучи. Хотя данные показали, что самый плотный горячий газ не был в центре галактики, он не был показан ни в центре скопления, ни в каком-либо из звездных скоплений. Авторы пришли к выводу, что либо в любом из этих мест нет черной дыры, либо она слишком медленно притягивает материал, чтобы произвести заметный рентгеновский сигнал.
Тайна местонахождения этой гигантской черной дыры продолжается. Хотя поиски не увенчались успехом, астрономы надеются, что космический телескоп Джеймса Уэбба сможет обнаружить его присутствие. Если Уэбб не может ее найти, то лучшим объяснением является то, что черная дыра отошла достаточно далеко от центра галактики.
