Астрономы обнаружили, что сверхмассивные черные дыры, закрытые пылью, с большей вероятностью будут расти и выделять огромное количество энергии, когда они находятся внутри галактик, которые, как ожидается, столкнутся с соседней галактикой. Новая работа под руководством исследователей из Университета Ньюкасла опубликована в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.

Галактики, включая наш Млечный Путь, содержат в своих центрах сверхмассивные черные дыры. Их массы в миллионы или даже миллиарды раз больше массы нашего Солнца. Эти черные дыры растут, «поедая» падающий на них газ. Однако то, что толкает газ достаточно близко к черным дырам, чтобы это произошло, остается загадкой.

Одна из возможностей заключается в том, что когда галактики находятся достаточно близко друг к другу, они, вероятно, будут гравитационно притягиваться друг к другу и «сливаться» в одну большую галактику.

На заключительных этапах своего путешествия в черную дыру газ загорается и производит огромное количество энергии. Эта энергия обычно обнаруживается с помощью видимого света или рентгеновских лучей. Однако астрономы, проводившие это исследование, смогли обнаружить растущие черные дыры только с помощью инфракрасного света. Команда использовала данные множества различных телескопов, в том числе космического телескопа Хаббла и инфракрасного космического телескопа Спитцера.

Исследователи разработали новую технику, чтобы определить, насколько вероятно, что две галактики находятся очень близко друг к другу и, как ожидается, столкнутся в будущем. Они применили этот новый метод к сотням тысяч галактик в далекой Вселенной (рассмотрев галактики, образовавшиеся через 2–6 миллиардов лет после Большого взрыва), пытаясь лучше понять так называемый «космический полдень», время, когда большая часть Ожидается, что во Вселенной произошел рост галактики и черной дыры.

Понимание того, как черные дыры росли в это время, имеет фундаментальное значение для современных галактических исследований, особенно потому, что оно может дать нам представление о сверхмассивной черной дыре, расположенной внутри Млечного Пути, и о том, как наша галактика развивалась с течением времени.

Поскольку они находятся так далеко, лишь небольшое количество космических полуденных галактик соответствует необходимым критериям для получения точных измерений их расстояний. Из-за этого очень трудно с высокой точностью определить, находятся ли какие-либо две галактики очень близко друг к другу.

В этом исследовании представлен новый статистический метод для преодоления прежних ограничений измерения точных расстояний до галактик и сверхмассивных черных дыр в космический полдень. Он применяет статистический подход к определению расстояний до галактик с использованием изображений с разными длинами волн и устраняет необходимость в спектроскопических измерениях расстояний до отдельных галактик.

Ожидается, что данные, поступающие с космического телескопа Джеймса Уэбба в ближайшие годы, произведут революцию в исследованиях в инфракрасном диапазоне и откроют еще больше секретов о том, как растут эти пыльные черные дыры.

Шон Догерти, аспирант Ньюкаслского университета и ведущий автор статьи, говорит: «Наш новый подход рассматривает сотни тысяч далеких галактик с помощью статистического подхода и задается вопросом, насколько вероятно, что любые две галактики окажутся близко друг к другу и, следовательно, на встречном курсе».

Доктор Крис Харрисон, соавтор исследования: «Эти сверхмассивные черные дыры очень сложно найти, потому что рентгеновский свет, который астрономы обычно используют для обнаружения этих растущих черных дыр, блокируется и не обнаруживается нашими телескопами. Но эти самые черные дыры можно обнаружить с помощью инфракрасного излучения, которое создается окружающей их горячей пылью».

Он добавляет: «Трудность в поиске этих черных дыр и в установлении точных измерений расстояния объясняет, почему этот результат ранее был сложным для определения этих далеких галактик «космического полудня». С JWST мы ожидаем найти гораздо больше этих скрытых растущих черных дыр . JWST будет гораздо лучше находить их, поэтому нам придется изучить еще много, в том числе те, которые труднее всего найти. Оттуда мы можем сделать больше, чтобы понять пыль, которая их окружает, и выяснить, сколько спрятаны в далеких галактиках».