Ультрамассивная чёрная дыра является пришельцем из иной галактики

Обнаруженная в прошлом году самая большая из известных чёрных дыр Вселенной, является пришельцем из иной галактики. Недавнее компьютерное моделирование процессов слияния галактик заставило предположить, что чёрные дыры (ЧД) могут перекочёвывать из одной галактики в другую и оттого какое-то время могут находится в межгалактическом пространстве, вдали от звёзд.

Когда при слиянии двух галактик их центральные сверхмассивные чёрные дыры (СМЧД) сливаются, они могут получить мощный импульс в одном направлении, вызванный неоднородным распределением в пространстве гравитационных волн, образовавшихся при столкновении СМЧД. Собственно, «КЛ» уже описывала такой сценарий, когда ЧД в итоге приобрела огромную скорость, превышающую 1 500 км/с.

Для этого гравитационные волны, испускаемые одной её стороной, должны быть интенсивнее, чем те, что исходят от противоположной, но именно это и происходит при слиянии, причём чем массивнее СМЧД, тем больший импульс ей передаётся.

Стрелкой показана галактика NGC 1277, в центре которой располагается колоссальная СМЧД. (Здесь и ниже иллюстрации SDSS.)

Как вы, конечно, помните, в ноябре прошлого года была открыта самая массивная из известных человечеству чёрных дыр — СМЧД галактики NGC 1277 с массой в 17 ± 3 млрд солнечных (свет из её окрестностей идёт до Земли 250 млн лет). Этот сверхгигант находится в очень уж маломассивной галактике, хотя считается, что масса ЧД напрямую связана с галактическими параметрами. Именно поэтому Эрин Боннинг (Erin Bonning) из Квест-университета (Канада) и её коллеги предположили, что здесь что-то не так. Для прояснения вопроса они изучили изображения созвездия Персея и попробовали рассчитать гравитационное взаимодействие между наблюдаемыми в нём объектами. Выяснилось, что в 325 тыс. световых годах от маломассивной NGC 1277 есть, напротив, чрезвычайно крупная галактика NGC 1275. Она «весит» 17 млрд масс Солнца, что на порядок больше, чем, к примеру, наш Млечный Путь.

Г-жа Боннинг считает, что NGC 1275 — продукт слияния ряда галактик-предшественниц (впрочем, это можно сказать о любой крупной галактике). Что важно, в предшественницах была пара ЧД в центре, каждая примерно по 10 млрд солнечных масс. Перед слиянием они некоторое время взаимно вращались со скоростями, близкими к световым.

Чёрная дыра с диаметром больше, чем у орбит всех планет Солнечной системы вместе взятых, возможно, является ЧД-странником.

При слиянии результирующая ЧД получила существенную скорость: по расчётам, несколько миллиардов лет она двигалась со скоростями до 4,5 млн км/ч (1 250 км/с). Это намного выше четвёртой галактической для NGC 1275, то есть ЧД обязана была из неё вылететь — что и произошло, уверяют нас астрономы. После этого она провела миллиарды лет в пустоте межгалактического пространства. Хотя, конечно, не совсем в пустоте: с такой гравитацией одиночество ей не грозило. Миллионы звёзд из её родной галактики, скорее всего, были пойманы её тяготением и вместе с ней путешествовали через миры. Подойдя в итоге к галактике NGC 1277, эта СМЧД постепенно стала сближаться с её центром, чтобы затем удобно расположиться в нём, создав загадку ультрамассивной чёрной дыры в чрезвычайно «тощей» галактике-хозяйке.

Авторы работы ожидают резкую критику своей гипотезы межгалактического путешествия чёрных дыр со «свитой» из миллионов звёзд-спутников. И заслуженно: любое из событий, которые они описывают, случается очень редко. Совсем не часто сталкиваются галактики, крайне редко сливаются их СМЧД, ещё реже в итоге их выбрасывает из образовавшегося после слияния потомка, а вероятность встретить после всего этого другую галактику, да ещё через 325 тыс. световых лет, вообще ничтожна. Ибо 325 тыс. световых лет — очень малое по межгалактическим меркам расстояние (так, от Млечного Пути до ближайшей крупной спиральной галактики более 2,5 млн световых лет).

Ави Лёеб из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США) уже заметил по этому поводу: «Несколько редких событий подряд маловероятны. Я думаю, есть более правдоподобные пути достижения того же результата». Впрочем, учёный благоразумно воздержался от уточнения того, что же это за пути.

Отчёт об исследовании вскоре появится в издании Astrophysical Journal Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам ScienceNews.