Замість темної матерії астрономи виявили у карликовій галактиці надмасивну чорну діру

Астрономи виявили, що у центрі надзвичайно тьмяної карликової галактики, супутника Чумацького Шляху, знаходиться надмасивна чорна діра. Її маса у близько 450 тисяч разів більша за масу Сонця і в десять разів більша за сумарну масу всіх зірок у галактиці. Це відкриття радикально змінює уявлення про природу галактики, показуючи, що більшість її «невидимої маси» зумовлена центральною чорною дірою, а не темною матерією, як вважалося раніше. Водночас це відкриття змінює уявлення про карликові галактики й вимагатиме перегляду наших уявлень про формування й еволюцію найменших галактик-супутників у Всесвіті. Дослідження опублікували в The Astrophysical Journal Letters.

Фрагмент зоряного неба, на якому видно карликову галактику Segue 1. Sloan Digital Sky Survey, M. Geha

Як чорна діра заховалася в центрі карликової галактики?

Карликова галактика Segue 1 — одна із найменших і найтьмяніших супутників Чумацького Шляху, розташована приблизно за 75 тисяч світлових років від нас. Відкрита у 2007 році, вона відома надзвичайно низькою світністю, містить мало зірок і вважалося, що має у понад тисячу разів більше темної матерії, ніж видимої маси зір. Через це раніше вчені припускали, що галактика майже повністю складається з темної матерії, яка утримує зорі разом. Але нове дослідження показало, що у центрі Segue 1 знаходиться надмасивна чорна діра.

У ході дослідження астрономи вивчили рух 71 зорі та змоделювали їхні орбіти, порівнюючи два сценарії: вплив темної матерії та гравітацію центральної чорної діри. Для точності, вони виключили зорі на периферії, на які впливає гравітація Чумацького Шляху, і зосередилися на центральній частині галактики. На основі отриманих даних вони побудували карту швидкостей і напрямків руху зірок і з’ясували, що спостережувані траєкторії найкраще пояснюються гравітацією великої центральної чорної діри, а не присутністю темної матерії.

Маса виявленої чорної діри у центрі Segue 1 є нетиповою для карликових галактик, оскільки зазвичай маса центральної чорної діри не перевищує масу зоряного компонента. Точна причина такого співвідношення мас поки що невідома, але вчені припускають, що раніше галактика могла бути більшою системою з численнішою зоряною популяцією, частину якої поступово поглинув Чумацький Шлях. Крім того, Segue 1 може належати до класу галактик, відомих як «маленькі червоні крапки», — компактних систем раннього Всесвіту з масивними чорними дірами та обмеженою кількістю зірок.

Що ще астрономи дізнавалися про галактики

💿 Хоча досі вважалося, що карликові галактики-супутники у процесі злиття рухаються хаотично, астрономам вдалося побачити, як вони формують організовану пласку структуру, схожу на диск, навколо пари великих галактик.

💥 А внаслідок зіткнення на величезній швидкості однієї карликової галактики з іншою утворилася лінійка з 12 карликових галактик, яку астрономи знайшли на відстані 75 мільйонів світлових років за допомогою обсерваторії Кека.

🏹 Чумацький Шлях також пережив зіткнення з карликовою галактикою Стрільця. Воно залишило хвилеподібну деформацію на диску нашої галактики.