Симуляция ASTRID: в маломассивных галактиках чёрные дыры смещаются из центра
По расчётам команды Эммы Джейн Веллер, массивные чёрные дыры есть почти во всех галактиках, но в маломассивных они со временем всё чаще оказываются во внешней половине своих галактик, где их трудно заметить.
Долю галактик, в которых есть хотя бы одна массивная чёрная дыра, астрономы называют долей заселённости (black hole occupation fraction, BHOF). У крупных галактик она, по данным наблюдений, близка к единице: центральная сверхмассивная чёрная дыра там может заметно влиять на движение звёзд, и её удаётся обнаружить напрямую. В маломассивных галактиках дыры часто поглощают слишком мало вещества, чтобы образовать яркий аккреционный диск, поэтому проверить их присутствие гораздо сложнее.
Для истории галактик этот вопрос важен. В массивных системах череда слияний делает центральные дыры похожими друг на друга и стирает следы их происхождения. В небольших галактиках положение и масса дыр могут сохранять разброс, по которому удастся судить о том, как они зародились. Надёжных наблюдательных данных пока мало, поэтому команда Эммы Джейн Веллер (Йельский университет) обратилась к космологическому моделированию ASTRID. Работа опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
Центральные и блуждающие
В ASTRID зародыши дыр не закреплены в центрах галактик: слияния и взаимодействия с другими дырами могут их смещать. Авторы разделили дыры на центральные и блуждающие, то есть находящиеся во внешней половине своей галактики. Общая доля заселённости в модели осталась близкой к единице во всём диапазоне масс. В маломассивных галактиках доля центральных дыр со временем падала, а доля блуждающих росла. Авторы связывают это со слияниями: в небольшой галактике гравитационная потенциальная яма неглубока, и смещённой дыре трудно вернуться в центр. Такие дыры редко аккрецируют вещество и плохо видны. Поэтому отсутствие заметной дыры в галактике, по мнению авторов, нельзя сразу считать признаком того, что зародыши дыр образуются неэффективно.
Доля галактик с активно аккрецирующими дырами в модели оказалась намного меньше общей, особенно после «космического полудня», когда рост галактик замедлился. Это значит, что при интерпретации наблюдательных ограничений на BHOF нужно учитывать положение, активность и историю слияний дыр.
В справочнике
- Сверхмассивные чёрные дырыПочему в центрах галактик находятся сверхмассивные чёрные дыры: какие у них массы, как их наблюдают, как они росли и что показал снимок тени.
- ГалактикиЧто такое галактика, как устроен Млечный Путь, как делят галактики по Хабблу и как они возникли и развиваются: от первых галактик до слияний и скоплений.