Исследование предполагает, что сверхмассивных черных дыр больше, чем мы думали

Большинство людей представляют ночное небо как бескрайнее море мерцающих звезд. Но если бы ваши глаза могли видеть Вселенную в рентгеновских лучах, вы бы заметили тысячи ярких точек, представляющих гигантские черные дыры, поглощающие газ и пыль.

Новое исследование, опубликованное в журнале “Astrophysical Journal”, проведенное несколькими организациями, предполагает, что мы могли пропустить почти половину этих “питающихся” сверхмассивных черных дыр, поскольку многие из них скрыты за толстыми облаками газа и пыли, которые блокируют большую часть света, излучаемого черными дырами из их аккреционных дисков.

«Если бы наши глаза могли видеть рентгеновские лучи, небо было бы просто усеяно яркими точками, — сказал Питер Бурман, астрофизик из Калифорнийского технологического института, выступая на встрече Американского астрономического общества. — И каждая из этих точек была бы сверхмассивной черной дырой, поглощающей материю».

Сверхмассивные черные дыры растут, поглощая облака пыли и газа, выделяя при этом электромагнитное излучение. Ирония в том, что та же самая пыль, которая питает эти черные дыры, может их же и скрывать от нашего взгляда, особенно при наблюдениях в оптическом или низкоэнергетическом диапазоне.

Почему так много черных дыр скрыто

Облака газа и пыли, окружающие и питающие яркий центральный диск черной дыры, могут иметь форму тора, или бублика. Если “дырка” этого бублика направлена в сторону Земли, яркий центральный диск виден; если же бублик повернут к нам ребром, диск оказывается скрыт.

Большинство телескопов могут легко идентифицировать сверхмассивные черные дыры, которые видны к нам “лицом”, но не те, которые повернуты к нам ребром. Однако есть исключение: тор поглощает свет от центрального источника и переизлучает его в виде низкоэнергетического света в инфракрасном диапазоне, заставляя “бублики” светиться в инфракрасном свете.

Это открытие основано на недавних наблюдениях миссии NASA NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array – Ядерный спектроскопический телескоп) и данных в инфракрасном диапазоне, собранных спутником IRAS (Infrared Astronomical Satellite – Инфракрасный астрономический спутник), который проработал всего 10 месяцев в 1983 году.

Ученые обнаружили, что черных дыр, скрытых от нас пылью и газом, на 30%-50% больше, чем считалось ранее. Это означает, что мы годами недооценивали их количество, потому что наши телескопы не могли легко обнаружить объекты, спрятанные за толстыми завесами космического мусора.

«Меня поражает, насколько полезными оказались IRAS и NuSTAR для этого проекта, особенно учитывая, что IRAS работал более 40 лет назад и не долго, — сказал Бурман, руководивший исследованием. — Думаю, это показывает ценность архивов телескопов и преимущество использования нескольких инструментов и диапазонов света вместе».

NuSTAR помог обнаружить эти “спрятавшиеся” черные дыры, регистрируя рентгеновские лучи очень высокой энергии, которые способны проникать сквозь толстые облака, окружающие их. В то же время IRAS дал подсказки в виде инфракрасного света, излучаемого пылью, скрывающей черные дыры. Комбинирование этих данных позволило Бурману и его коллегам обнаружить черные дыры, которые ранее ускользали от внимания астрономов.

Черная дыра, затененная газом и пылью, все еще может ярко светиться, но только на тех длинах волн, которые могут пройти сквозь эту пыльную завесу, например, в определенных рентгеновских или инфракрасных диапазонах.

Следующие шаги

Исследователи говорят, что следующим шагом будет расширение поиска на далекие галактики. Таким образом, ученые смогут узнать, как черные дыры (и их галактики) росли и эволюционировали на протяжении истории Вселенной.

Почему это важно?

Сверхмассивные черные дыры, хотя и крошечные по сравнению с огромными галактиками, в которых они находятся, могут значительно влиять на свое окружение. Поглощая газ и пыль, они иногда выбрасывают струи высокоскоростного материала обратно в космос. Эти струи могут очищать пространство от вещества, необходимого для образования новых звезд, влияя на то, сколько звезд может сформироваться в галактике. Кроме того, определение количества скрытых черных дыр по сравнению с видимыми может помочь ученым понять, как эти черные дыры становятся такими большими.

«Если бы у нас не было черных дыр, галактики были бы гораздо больше, — сказал Пошак Ганди, астрофизик из Университета Саутгемптона и соавтор исследования. — Так что, если бы в нашей галактике Млечный Путь не было сверхмассивной черной дыры, в небе могло бы быть гораздо больше звезд и света».

Обнаружив побольше таких черных дыр, ученые говорят, что смогут лучше понять, как эти загадочные объекты растут — и как они помогают или препятствуют образованию новых звезд в своих галактиках.

«Годами мы собирали кусочки этой космической головоломки, — сказал Ганди. — Теперь мы начинаем видеть более широкую картину, и она показывает, что черные дыры играют еще более важную роль в эволюции галактик, чем мы думали».