Сверхмассивные черные дыры обогнали свои галактики в скорости роста
Самые крупные черные дыры во Вселенной растут быстрее галактик, в которых они находятся, сообщают астрономы в статьях (1,2), опубликованных в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Это открытие противоречит общепринятой теории, что рост этих объектов должен быть синхронным, но объяснить это противоречие исследователи пока не могут.
В центре почти всех спиральных галактик находятся сверхмассивные черные дыры. Это гигантские объекты, чья масса может достигать 10 миллиардов масс Солнца. Многочисленные наблюдения показывают, что скорость роста сверхмассивных черных дыр обычно примерно равна скорости образования новых звезд в галактиках. Однако теперь сразу две группы астрономов обнаружили свидетельства, что в самых крупных галактиках эта закономерность может нарушаться.
Первая группа под руководством Гуан Яна (Guang Yang) из Университета штата Пенсильвания в своей работе использовала данные рентгеновской обсерватории «Чандра», телескопа «Хаббл» и нескольких обзоров. Астрономы проанализировали скорость роста галактик, удаленных от Земли на расстояния от 4,3 до 12,2 миллиардов световых лет. В итоге они обнаружили, что сверхмассивные черные дыры в самых крупных галактиках растут неожиданно быстро. Для галактик, содержащих около 100 миллиардов звезд солнечной массы, соотношение скоростей роста оказалось примерно в 10 раз выше, чем для галактик с 10 миллиардами звезд солнечной массы.
Такую же закономерность обнаружила и другая группа астрономов под руководством Мары Мескуа (Mar Mezcua) из Института космических наук в Испании. С помощью радиоинтерферометров Very Large Array и Very Long Baseline Array и других инструментов исследователи изучили 72 галактики. Все они находились в центрах галактических скоплений, удаленных от Земли не более чем на 3,5 миллиарда световых лет, и отличались яркостью и массивностью.
Астрономы оценили массы черных дыр в этих галактиках, используя известную формулу, которая связывает размер черной дыры с исходящим от ее окрестностей рентгеновским и радиоизлучением. Метод дал значение в 10 раз больше того, которое было получено на основе общепринятой зависимости. Почти половина черных дыр из выборки имела массу, как минимум, в 10 миллиардов раз больше, чем у Солнца. Такие объекты принято называть ультрамассивными.
При этом ответа на вопрос о том, почему в самых крупных галактиках черные дыры растут быстрее, пока что нет. Гуан Ян предполагает, что в массивных галактиках черные дыры могут более эффективно поглощать газ. Другая группа ученых объясняет несоответствие тем, что черные дыры могут формироваться раньше галактик.
Недавно астрономам впервые удалось получить качественный снимок плотного газопылевого кольца, окружающего активную сверхмассивную черную дыру. Существование подобных структур было предсказано еще десятки лет назад, однако только теперь ученым удалось настолько четко их разглядеть.
Кристина Уласович
В теории их быть не должно
Астрономы обнаружили сразу две крупные экзопланеты у очень маломассивного красного карлика. Такое открытие не вписывается в стандартные теории формирования планет, которые предсказывают отсутствие таких экзогигантов. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org. Считается, что маломассивные звезды очень редко формируют вокруг себя крупные планеты, а в случае очень легких красных карликов, с массами менее 0,2-0,4 массы Солнца, процесс образования гиганта в протопланетном диске, согласно стандартной модели аккреции вещества на твердое ядро, идти не должен. Однако на сегодняшний день уже известна малочисленная, но существующая в реальности популяция экзогигантов вокруг звезд с малой массой, которая начала формироваться 25 лет назад, когда была открыта экзопланета GJ 876b. Поиск таких тел важен для уточнения теоретических моделей и обоснования исключений из них. Группа астрономов во главе с Хосе-Мануэлем Альменарой (Jose-Manuel Almenara) из Университета Гренобль-Альпы сообщила об открытии сразу двух крупных экзопланет на орбитах вокруг маломассивной звезды. Речь идет о красном карлике TOI 4860, наблюдения за которым велись при помощи транзитного метода космическим телескопом TESS и наземным телескопом ExTrA, а также метода радиальных скоростей при помощи спектрографов SPIRou и ESPRESSO, установленных на наземных телескопах. TOI 4860 относится к спектральному классу M3.5V, обладает массой 0,34 массы Солнца и радиусом 0,354 радиуса Солнца и находится на удалении 262,2 светового года от Солнца. Звезда характеризуется повышенной металличностью, демонстрирует низкий уровень активности, а ее возраст оценивается примерно в четыре миллиарда лет. Существование TOI-4860b было подтверждено, эта транзитная экзопланета обладает массой 0,273 массы Юпитера и радиусом 0,766 радиуса Юпитера, и, скорее всего, похожа на Сатурн. Она находится на близкой к круговой орбите с периодом 1,52 дня и средним расстоянием до звезды в 0,0181 астрономической единицы, а ее эффективная температура составляет 694 кельвина. Судя по близости к звезде, форма планеты должна искажаться приливными силами, а орбита будет уменьшаться со временем. Экзогигант представляется интересной целью для дальнейших наблюдений, в том числе спектроскопических исследований атмосферы. TOI-4860с пока что остается кандидатом в экзопланету. Ее орбита характеризуется вытянутостью (эксцентриситет 0,657), длиной большой полуоси 0,776 астрономической единицы и периодом 426,9 дня, при этом сама экзопланета не транзитная и обладает минимальной массой 1,66 массы Юпитера. Ранее мы рассказывали о том, как ученые нашли аномально долгопериодического экзогиганта у близкой к Солнцу звезды.